1、ICS 27. 140 K 55 GB 和国国家标准-H: ./、中华人民GB/T 15469. 1-2008 代替GB/T15469 -1995 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定第1部分:反击式水轮机的空蚀评定Hydraulic turbines , storage pumps and pump-turbines-Cavitation pitting evaluation-Part 1 : Cavitation pitting evaluation in reaction turbines CIEC 60609-1: 2004 , MOD) 2008-06-30发布中华人民共租国国家质量监
2、督检验检茧总局中国国家标准化管理委员会2009-04-01实施发布GB/T 15469.1-2008 目次EEl-lll225556677789四国原其及异主性术技nu nu ? 倒印-mmw 的C值E町皿K-u哺布保分露露.融部的的位间复空本质粒单ruu时修茸物黯与Huuu行u蛐汁)容学体件号两义运空与H录录内化田支持出u定和的址定附酣的有有用、立H目的国内凶手性性H含含含引丑且u汪用IE期的阳范料.连包中中性主语位保证国行U证惶叫说啤贺固概不水水范语术单也保空运序保空出气们规术空程空41言曰12341212312址是前引lLLLL231的144.5丘F认6附附目U1=1 GB/T 1546
3、9，同时对文字、单位和圄表进行了规范化处理。本部分与IEC606091的主要区别在附录B中说明。本部分代替GB/T154691995反击式水轮机空性评定。本部分与GB/T15469-1995相比主要差异为=原括准规定的基准运行时间为8000 h，本部分修改为对于每天运行时间较多的机组运行8000 h或对于每天运行时间较少的机组运行3000 h; 一一原际准中关于空惶保证值计算部分是在正文中采用公式拥在格的方式，本部分修改为挂示例考虑，作为附录A.其重蚀保证值计算采用公式加曲缉的方式。本部分的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本部分由中国电器工业t协会提出。本部分由全国水轮机标准化技术委员
4、会(SAC/TC175)归口。本部分主要起草单位z东方电机有限公司、中国水利水电科学研究院、哈如嚣电机厂有限责任公司。本部分主要起草人:陶喜群、余江戚、同志国目本部分所代替标准的历*版本主布情况为:GB/T 15469-1995. I GB/T 15469.1-2008 言51 本部分规定了反击式水轮机的空曲评定。反击式水轮机的全铀程度取决于以下五种主要因素za) 水轮机的型式和设计;b) 空姐作用部位的材料和表面状态:。水轮机的安装高程，或电站雪化系教p); d) 运行持辑时间和运行工况:e) 水质。a)、b)取决于水轮机自身的特性。而c)、d)、e)取决于电站的运行条件B因此，空蚀保证值应
5、由供需方在电站规划设计阶段或合同中商定。对于转轮的重新改造或要求有更宽的运行范围时，供方应在投标中时空惶量做出保证建议e壁蚀保证可以采用以下两种方法进行酶商t一是根据合同中结定水轮机的安装高程对应的电站空化革敦白)，以及水轮机的尺寸、转速、过斑部件材料、表面条件和运行工况等胁商空姐保证值(且图la); 三是在确定雪皑允许值的条件下，由南水轮机的安装高程(见圄1b). 大多数情况下，机组能在无空出条件下正常运行，或者擅要求在无空姐条件F运行，有时为了经济的原因，也可以允许有轻髓的空惶，即水轮机的安装高程可以高于无空姐运行的高程，每个电站的e)项都不同，制定通用的都可接受的空出允许值是不合适的。因
6、此，建议扭据每个电站的条件进行经济评估。通常更低的安装高程(重大的电站空化系数F值需要更高的士建费用)和/或更贵的转轮(形状和/或材料)可国少空姐量。较高的成本带来的敢益是降低运行费用和醋少桂悻颇率，还可陆少因为停机带来的电能损失。空姐深度、体积和质量与转轮直径的函数关系，见附录Ao合同规定的电站空化系致。P/ .-.: g F ITp 水轮扭在蔬量一定时空姐量与电站空化革勤的画盟关系圄1H EZF 一一协商的电站空化系数op合同规定的空蚀允许值op 固1(结GB/T 15469.1-2008 mu 1 范围1. 1 晤蛊水轮机、蓄能泵和水泵71轮机空蚀评定第1部分:反击式水轮机的空蚀评定G/
7、T 15469.1-2008 GB/T 15469的本部分规定了反击式水轮机在结定条件r(如在合同中规定的功率、水力比能(水头、转蓝、材料、运行条件和运行时间等)某些规定的过流部件因空惶造成的材料损失的甜量和评定方法，在合同中应规定反击式水轮机在全部或部分运行范围内是否存在空惶。并应明确规定空蚀保证值。1.2 不包含的内容本部分不包括空化可能对水轮机的其他性能产生的影响，例如:-一功率、敢率、振动、整机的机械性能和噪声:在运行中暴露出的材料融陷。运行中因过流部件的磨损而暴露出的材料缺陷不计入空恤保证E1. 3 水中含有化学物质的罪晌本部分假定水中不肯腐惶性的化学物质，如果要考虑水中所舍的化学物
8、质的腐惶性，应在胁议中结出水质的分析结果，并基于此做出蚀保证回因为化学腐国性带且到化学成分和设备的材料等诸多因素，其影响应不包括在本部分限定的空姐保证范围之内。如果在进一步的分析过程中表明水的腐惶性大于胁议里的结定值，则在评估空他保证是否满足时，应考虑水的腐蚀性的影响幅如果出现空蚀的区域可以区分出是由于化学腐惶或电化学腐姐的影响而增加的，这些增加的破坏部分也应不包括在本部分限定的空出保证起围之内。1. 4 水中含有固体黯鞋的露晌蚀评定以一般水质为基础。水中含有少量固体颗世且其造成的磨损轻髓时，可视为脏水质。水中固体颗桂如据世引起的磨损不作为空出来考虑。当水轮机在含有大量固体颗粒的水中运行时，材
9、料损失会因空化如果存在与磨损的联合作用而加剧。而且，当材料表面因磨损而发生改变时，因水力型缉的改变可能引左空化或者加剧空化，空性和磨损破坏在外现、部位和机理上都不相但，故在四量损坏时区分出二者是非常重要的。如果出现空姐的区域可以区分出是由于磨损的影响而增加的，这些增加部分的损坏应不包括在本部分限定的空姐保证范围之内。本部分给出的空出保证值及其目量方法仅适用于空姐。对一些每年至少有一时段在含有大量固体颗粒的水中运行的水轮机，由于固体颗粒引起的磨损瞌坏程度取决于诸多方面的因素，如颗粒榷度、矿物成分、颗拉拉径组配和冲击妻敷(如相对速度和冲击角度)以及过流表面材料特性和水轮机运行条件等，这些已超出了本
10、部分的范围回2 坦范性引用立件下列文件中的条款通过GB/T15469的本部分的引用成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容或修改版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成的胁议的各方研究是否可使用这些文件的最新屉本。凡是不住日期的引用文件，其最新版本适用于本部分田1 GB/T 15469.1-2008 GB/T 2900. 45 电工术语水电站JJ.力机械设备(GB/T2900. 45 2006 , IEC 61364; 1999 , MOD) GB/T 15468 水轮机基本技术条件CGB/T15468 2006 , IEC 60041 :1 99 1,
11、:-.IEQ) 3 术语、定义、符号与单位3. 1 术语、定义与符号GB/T 2900. 45中确立的以及下列术语、定义和特号适用于本部分。注z这些术语、符号与定义也遵从GB/T15468标准-3. 1. 1 空化cavitation 在流道中水流局部压力下降到临界压力一般接近汽化压J)时，水中气接发展成长为气泡，气泡的职罩、流动、分裂、渍灭过程的总称33. 1. 2 空姐cavitation pjtt如g由于空化造成的过斑茬面的材料损再-3. 1. 3 电站空化票数Urpl四tcavita.t部flcoefficient 在电站运行条件F的空化系盘。3. 1. 4 空铀保证期c且可itati
12、onpitting garant国period对水轮机运行做出空惶有敢保证的月盘或年盘。3.1.5 空姐保证运行时圃cavitatiOD P:描ingguar剖1t国dratioDof op町ation空出保证有效的水轮机运行小时盘，3. 1. 6 基准运行时闰ta(b) reference duration of operation tll. (b) 用来作为确定空出i!I基准值的小时数g3. 1. 7 实际运行时间tA(h) at:tnal duratiou of operatoD tA (h) 空惶考按时水轮机实际运行小时盘。3. 1. 8 正常连擅量行范围nonnaI wutinuo四
13、operati:ngrange 运行在PCL、P町、ECL和En:的范围内见图2)。3. 1.9 高负荷捏时运行范圄high-Ioad temporary operation range 运行范围限制在凡u和Pn;之内(见固白。3. 1. 10 低负荷垣时运行范围low-load temporary operating range 运行范围且自在PC和Pn之内(见图2)，3. 1. 11 2 低水力比能短时运行范围low sp四ifichydrauIic energy temporary operating range 运行范围限缸在ECL和E-r之内UI，1.图2)。G/T 15469.1-
14、2008 ZLZ等于二哥霄高负荷短时运行范围(最多100的低水力比能短时运行范围槌多阔的高水力比能短时运行范围最多目的正常连接运行程D低负荷挝时运行范围【挝多500h) Pn 允许垃低的儿?而XPSF飞En EL1 E: Eru 水力比能E注:对于运行时间，见4.3.上图中的曲线形状仅作为示意.特别是鼓低的NPSE线会与示例有明显的不同.圄2水轮机的运行范围3 GBjT 15469.1-2008 3. 1. 12 高水力比能短时运行范围high specific hydraulic energy tempora叮运行范围阻制在ECL和En;之内(且圈2)。3. 1. 13 Pn 在指定的水力比
15、能和允许的净正吸出比能条件下正常连结运行的功率下限(见围2).3. 1. 14 p四在指定的水力比能和允许的净正眼出比能条件下正常连续运行的功率t限见图2)。3. 1. 15 PTL 在指定的水力比能和允许的净正眼出比能条件下短时运行的功率下限(见图2).3. 1. 16 Pn 在指定的水力比能和允许的净正吸出比能条件下短时运行的功率上阻(见固2)。3. 1. 17 E(Jkg!) 比能，单位质主注体所具有的机由笛，是位置比能、国力比能和速度比皑的总和。3. 1. 18 g(ms-2 ) 电站所在地的重力加速度。3. 1. 19 H(m) 水头，为水轮机进、出口断面的单位质量水的能量差。与水力
16、比能的关系式为H=E/g.3. 1. 20 NPSE(Jkg-1 )和NPSH(m)NPSE为运行的净正咂出比佳。NPSH为净正咂出高度NPSH= ,lPSE/g. 3. 1. 21 E且在规定的净正咂出比能的条件F正常连续运行时的水力比能F限(见固2)。3. 1. 22 Ecr 在规定的净iEI:&出比能的条件下正常连结运行时的水力比自at阻(见圄2)。3. 1. 23 ETL 在规定的净正眼出比能的条件下垣时非正常运行时的水力比睦F阻(见图2).通常En与ECL是相等的B3. 1. 24 Ere 在规定的净JE咂出比能的条件下短时非正常运行时的水力比能上限(见固2，通常En;与ECL:是相
17、等的。4 3. 1. 25 NPSEL 运行的串正眼出比睦的最小允许值。3. 1. 26 H , (m) GB/T 15469.1-2008 电站吸出高度，在反击式水轮矶中所规起的空化基准面与尾水位的高差。与净正Ilk出高度的关系为日.= (P. - p.)/(pg) -NPSH，式中Pf当地大气压.P.一实际水温下的汽化压力。3. 1. 27 S(mm) 从母材原始表面目量起到所有空出区域中的最大绝对探度。3. 1. 28 S1 .品.53.SI(mm)从母材原始茬面目量起到某一指定的空姐区域中的最大探度见5.2.1和2.3b汇。3. 1. 29 V(cm叮被空惶剥落的材料体担。3. 1.
18、30 AI .A2 .A3，A1(cm:勺被空性的各单个面积:见5.2.2和5.2.3b)=o3. 1. 31 k.k1 .k2 .k3 .kl 空姐剥落体积近倒计算使用系教见5.2.3b汇。3. 1. 32 M(kg) 空姐剥落材料质量，当体扭转换成质量时，可近似挂7.8kg/dm3换算回3. 1. 33 CK(mm.cm3.kg) 基准运行时间内的空姐保证值口3. 1. 34 C，.(mm.cm飞kg)空性评定时运行时间内的空姐保证值。3. 1. 35 D(m) (且GB/T2900.45) 对于1昆斑式水轮机是指转轮叶片出水边正面和下环相交处的直径:对于轴流、斜流和贯流转辈式水轮机是指转
19、轮叶片轴缉外辈辈处转轮室的内在;对于轴流走辈式水轮机是指叶片外娃圆柱形转轮室的内桂;对于斟流定桨式水轮机是指叶片出水边外主是对应的转轮室的内径囚3.2 单佳本部分全文来用国际单位制(S1)和中华人民共和国法定计量单位。4 空姐保证4. 1 保证期限除非胁议中另有说明，空蚀保证期或空姐保证运行时间应与合同中协议规定的水轮机的保证期一致。5 GB/T 15469.1-2008 4.2 空铀量的定义在合同文件中应规定z在挂4.3.2中定义的万同意的参考运行时间，由空蚀引起的金属损失茧应不大于的最值;空蚀损失虽是否满足保证值应按照5.2的规定的桂查方怯进行由量与计算。壁国保证普及的内容有z转轮材料的体
20、租损失V(见3.1.29)或质量损失11气见3.1.32);一转轮材料的深度损失5(见3.1. 27) ; 一固定部件材料的体租损失V或质量损失M飞固定部件材料的深度损失5。空姐保证值可以由最大深度S、剥落体租V或质量损失M来限定。对于整个转轮的保证方面，一个叶片的空融体职V或质茧损失M不应超出整个转轮空蚀保证体积或质量的Y倍，对于轴斑式、贯流式水轮机.Y=O.4;对于l配式和斜植式J(轮机.Y=0.3a对于轴斑式、贯流式、斜梳式水轮凯的固定部件，空蚀探度5和体租V或质量M的值与转轮空姐保证值-j宜。对于1且流式水轮机的固定部件，空蚀体积V或质量M为转轮空蚀保证值的一芋，而空蚀探度S与转轮空世
21、保证值相等-4.3 运行范围和运行时回4.3. 1 运行范围为了确定空出保证值，以及评估空铀是否措且保证.r:t根据水力比能(水头)、功率和净正程出比能(出高度).明确规定水轮凯在相应的基准运行时间内的运行在国(事且固2)，合同应规定i且下参数zPn;和PCCFTL和PCLEn:和EcCEn.和ECL如果机组要求在无宅惶(14附录A)条件下运行，推荐采用Er_ ECl ETC .-ECl:以及FTt:- FCL , 除非另有t1议，如果合同只规定了连续正常运行范围，可采用以节参数zFTC -= 1. 05PcC PC!.随机咽不同而异，由v:式为各相应水力比能45，%功率保证值z转桨式为各相应
22、水力比能35日功率保证值;定桨式为各相应水力比能75%功率保证值。Pn. 0 En; =Ecc En. ECL 在保证期内，应准确记录每一台机组的功率、水力比能(或水头)、上潜水位、it正吸出比能(喳出高度)或尾水位及运行小时国应为供方提供方便来检查运行条件是否与合同一致，4.3.2 基准运行时间除非另有t1说，下列基准运行时间不考虑保证期)应作为确定和评估空姐保证的基础E对于每天运行时间较多的机组(例如带基荷运行的水轮机)运行8000h 对于每天运行时间较少的机组(例如调埠运行的水轮机)运行3000 h 雪上述两种情况兼有时，基准运行时间可由供;吊胆方胁商进行折算，4.3.3 实际运行时间至
23、雪蚀撞击时为止，从电站运行记录中计算出的全部运行时间，并区分出在正常连结运行范围内和在商、低水力比能下和商、低负荷短时运行革围内的运行时间a席非另有tJJ.议，如果实际运行时间超出下列运行时间中的任何项，空蚀保证无效a6 GB/T 15469.1-2008 一二按照3.1.9定义的高负荷短时运行起围(见图2)100 h 一一按照3.1. 10定义的低负荷短时运行范围(见图2)500 h 一一按照3.1. 11定义的低水力比能短时运行范围(见图2)50 h 一-按照3.1. 12定义的高水力比能短时运行范围(且固2)50 h 上述50h、100h和500h对应的基眶运行时间为8000h或3000
24、h，如果实际运行时间与8000h 或3000h不同，应萤比例进行调整。4.3.4 特殊工况机组的起动和停机运行时间应计入实际运行时间回但此过在过程不作为3.1. 10水轮机低负荷短时运行范围和3.1. 12高水力比能短时运行范围的运行时间。机组转轮在空气中旋转的时间不应叶人实际运行时间。为了确保空蚀保证有散，鼠揭水轮机(例如转辈式水轮机)应在胁联工况F运行。供方应在方t协议的适当时间内，采用合适的方法对导叶开度和草叶转角的由联关系进行试验和调整。这些调整应在机组投运后尽快进行i以藏曾对机组潜在曲损害。5 程序5. 1 保证期内的空姐梧草在供需现方商定的合适的运行时间后，供方应有机会撞查水轮机和
25、进行住方认为在胁议期内应傲的任何工作。早期检查对现方都有剩，在保证期的开始阶段，应安排短期停凯检查，进行消除擅自处理。在保证期结、束之前，如果供方通过铲靡草草焊接曲方法对空融做了实质性的修理，或对具有产生空蚀风险的部件进行了幢大的修型，那么接3.1.5定义的空姐保证运行时间应从该fX.蛙悻后并再在投入运行时重新计算也如果上述辈蜂和修型比较轻髓，是万蜘商一章，空位保证运行时间可以认为不间断。5.2 空姐的酒量与计算除非另有褂试，如果副主i空蚀的目的是检查屉行保证，供需E方应在胁议规定时间的80%120% 的范围内共同进行主姐回量。应果用本节所描述的方法确定空蚀量的大小。在合伺文件中应规定所选择的
26、测量方法B在四量之前不应进行铲磨，除非不进行铲磨草t幢准确甜撞出最大空出探度。5.2.1 最大哥度民空回区域的最大探在可采用探度茸尺和样极或其他合适的方法由得a测量不确定度不应超过最大探度的:l:10%或者1mm，二者中取桂大佳，5.2.2 单个的空位面积Al如果空性区域轮廓不规则和其面扭曲线呈三维时，最吁来用合适的津科或者墨水描给后，用接触的方法转印到合适的哥上，然后用求积仪的方法近似确定坛上所反映出来的面扭，如果呆用的是坐标纸，数方格就可以确定雪皑面积，四量的不确定度不应超过士10.% 空蚀探庄大于0.5mm的区蜡应纳人计算，但不纳入计算的轻世空蚀，也应该记录下来。5.2.3 主国剥落体租
27、可采用以下方法之一-tlm量空恤剥落体积:a) 直接回量法:采用合适的临时事克物去填充被空触的区域，使之伍军到原始未被损坏的表面形状如果被四量的区域是三蛙时，则需要采用样握或者其他合适的装置使之能够确定基准来进行副茧，酣茸的不确定度不应超过士15%。b) 近但计算法:通过所由得的每个空蚀区墙的空蚀深度和面扭，用计算方法确定空蚀草。除非另有tJJ.议，否则可以来用山下公式之一进行近倒计算z7 GB/T 15469.1-2008 v = L:(klSIA1十kzSAz+ .).( 1 ) V = kL:(SIA1十SzAz)(2 ) 除非血方t协议按照空恤区域的形状选定式中的k值，否则取、或k坦0
28、.5.6 空姐量的评定如果在4.3和5.2规定的运行范围和时间内运行一段时间后，回量出的水轮机相关部件的空蚀量(己寺虑了由茧的不确定度)不屉过接F式换茸的空出保证量CA则认为空姐保证满足了要求。E CA = Cl.(tA!tR) 式中:CA-空姐评定时运行时间内空姐保证值zCR-基准运行时间内空性保证值;tA - -3. 1. 7定义的实际运行时间ztR - 3. 1. 6定义的基准运行时间。如果没有满足空出保证值，可根据合同文件的相关规定进行处理D带有保护层的过植在国的空惶保证应在专门技术胁议中现定。在任何情况下哇性保证都应在NPSE二?lPSEL的条件下有姓。. ( 3 ) 附录A(规范性
29、附录)空惶保证值的示制GB/T 15469.1-2008 国A.1和国A.2显示了在4.3.2中定义的基准运行时间内，任何形式的水轮机转轮(是指正常选用的转轮材料为不锈钢或带不锈钢瞿面的面是铜)的最大空蚀深度日以mm计、最大空惶材料剥落体租V(以cm3计和质量M(以kg计)。图中所示各值依据以下条件确定:-在不少于两年运行时间后的合理的修补量;空蚀深度不削弱机描强度E这里岳出的空出体租Y、质量M值不是指单个叶片，而是指整个转轮。图A.1和图A_/)是响了?示例，合同中可根据电站的具体聋件选择更大些或更小些的空蚀量作为保证值。时于要求在无营化条件下运行的水轮机，空姐缸证值可取参考图A.1和圄A.
30、2显示的最小值的1/4. 除了要求在孟空，如条件下运行曲*辑扭，重惶保证幢通常应选择在图A_l和圈儿2显示区域的中间D图A.1和固:.2显示的空惶量的较大值通常使用于下殉情配z较大的班族和功率变幅-一净正吸血比能NPSE在边靠状态或者略有不足1一材料的革望惶性能低于不锈钢;一水质分析蜡果有疑点;转轮盟过更新改造，9 GB/T 15469.1-2008 10 空蚀说度S与转轮直径的关系100 I 止I i EEJA 10 I I I I I I II I j_J s 10 。1m圄A.1转轮空姐嚣度允许值V/cm3 10 000 1 000 100 10 5 D/m 圄A.2转轮的空蚀体积与质量
31、允许值G/T 15469.1-2008 M/kg I口。10 0.1 10 11 GB/T 15469.1 2008 附录B(资料性酣最)本部分与IEC60609-1 :2004技术性差异及其盟国表B.1结出了本部分与IEC60609-1 : 2004技术性差异及其原因的一览茬，表B.1 本部分与IEC60609-1 : 2004技术性差异且其原因本部分章条技术性差异E 因结号击l添了标题中的蓄器泵和水泵水轮机字样.另有GB/T15469. 2 2007 :水轮机、苦能泵布l名称|本部分为反叩轮机专用响了蓄能泵和水水泵水轮机雪蚀评定第2部分2蓄能泵和水泵泵水轮机的部分，水轮机的空蚀评定号l言电
32、站空化系数(ap).后面遇到同样地方用相原文的符号与我国标准定义不同，容易引起到的方法处理曰一攻义，改为件。强白了本部分空蚀评定以-起水质为基础J1. 4 水中含有少量2.沙或居损强度不大时，可视为一沿用GB/T15469 1995标准说明起水质.3. 1. 1 何政r空化的定义.使用我国相关标准通用的定义比较合适.一-妒一一3. 1. 3 何政r电站空化系主主(p)的定义与GB/T29CC. 45 2006统原文只有名称罚没有定义，按GB/T15468水3. 1. 19 r:l加了关于水头的定义，轮机基本技术条件中的2义培妇-一一-. - _ 按GB/T15468:水轮机基本技术条件斗中的定
33、3. 1. 26 3. 1. 32 空蚀录;落材料损失血轩的单位W改为1v1, 符合中国标准单位，在计用M表示，F目，3. 1. 35 培妇按我国标准定义转轮公舔直径。技GB/T2980. -15电二术语水电站水力机出设备:定义，较为严格，3.2 | 击j去允许使用其他单位制改为和中华人民l共和国法定计量单位，因为我国法定计fjt单位规定只执行国际单位毡，+ 一一一-一-4.2 在空性进保证中增加了E宣传损失M的内容，符合我国使用习恒。4.3.2 基准运行时骂一节培妇当上述两种情E兼有比较适合我国水电站汛期带基荷，其他时间口时，基准运行时间可由供可双方协商进行折算写的持点四图儿增加了质量最大允许值的曲线，与前面呼应和符合我国使用习惯。12
