GB/T 15613《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》分为三部分,本部分是GB/T 15613的第2部分。本部分适用于在试验室条件下所试验的各种类型的冲击式和反击式的水轮机、蓄能泵或水泵水轮机。本部分适用于机组功率大于10MW或公称直径大于3.3米的原型所对应的模型。如将本部分所规定的步骤完全地应用于机组功率或直径较小的水轮机，一般来讲并不合适，但若供需双方协议认可，此类机械上也可采用本部分。本部分非等效采用IEC 60193：1999，主要差异如下：——根据国际GB/T 1.1-2000的编写规定，在编制格式上进行了规范化处理。——对章条结构进行了调整，将原第3章分解为10个章节。——本部分不包括附录部分，附录部分统一收录在本部分的第1部分：通用规定中。 GB/T 15613.2-2008 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验 第2部分：常规水力性能试验 GB/T15613.2-2008 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS27.140
GBT19001-2008
中华人民共和国国家标准bzxZ.net
GB/T15613.2—2008
水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验
第二部分：常规水力性能试验
Model acceptance tests of hydraulic turbines,storagepumps andpump-turbines-Part 2:Main hydraulic performance test（IEC60193：1999，NEQ）
2008-06-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局数码防伪
中国国家标准化管理委员会
2009-04-01实施
规范性引用文件
3术语、定义、符号和单位
术语、定义、符号和单位表
数据采集和数据处理
引言和定义
基本要求
数据采集
部件要求
数据采集系统的检查
流量的测量
原级方法
次级方法
压力测量
压力测量断面的选择
测压头和连接管线…
压力测量仪器
压力测量仪器的标定
真空测量·
压力测量的不确定度…
自由水位的测量
概要·
水位测量断面的选择
测量断面处的测点数
测量仪器
自由水位测量的不确定度
E和NPSE的确定
水力比能E的确定
E的简化公式
净正吸入比能NPSE的确定
主轴力矩的测量·
GB/T15613.2—2008
GB/T15613.2—2008
力矩的测量方法
吸收功率/输出功率的方法
9.4布置原理图
系统检查
力矩测量的不确定度
10转速测量
转速测量的方法
测量的不确定度
试验结果的计算
保证范围内功率、流量和效率的计算稳态飞逸转速及流量的计算
12误差分析
基本原理（见ISO5168：1978）
12.2模型试验中不确定度的确定13与保证值的比较
插值曲线和总不确定度带宽
13.3功率、流量和/或水力比能和效率的保证范围13.4
飞逸转速和飞逸流量
13.5空化保证
本部分与IEC60193：1999技术性差异及其原因附录A（资料性附录）
GB/T15613《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》分为三部分：第一部分：通用规定；
第二部分：常规水力性能试验；第三部分：辅助性能试验。
GB/T15613.2—2008
本部分为GB/T15613的第二部分，对应于IEC60193：1999《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》的第1章和第3章。本部分非等效采用IEC60193：1999，主要差异如下：根据国标GB/T1.1一2000的编写规定，在编制格式上进行了规范化处理。-对章条结构进行了调整，将原第3章分解为10个章节。一本部分不包括附录部分，附录部分统一收录在本部分的第1部分：通用规定中。有关技术差异在它们所涉及的条款的页边空白处用垂直单线标识。在附录A中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。本部分的附录A为资料性附录。
本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国水轮机标准化技术委员会（SAC/TC175)归口。本部分起草单位：东方电机有限公司、哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学研究院。本部分主要起草人：胡江艺、赵越、孟晓超、潘罗平、温国珍、覃大清。m
1范围
水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型GB/T15613.2—2008
验收试验第二部分：常规水力性能试验GB/T15613的本部分适用于在试验室条件下所试验的各种类型的冲击式和反击式的水轮机、蓄能泵或水泵水轮机。
本部分适用于机组功率大于10MW或公称直径大于3.3m的原型所对应的模型。如将本部分所规定的步骤完全地应用于机组功率或直径较小的水轮机，一般来讲并不合适，但若供需双方协议认可，此类机械上也可采用本部分。
在本部分中，术语“水轮机”包括作水轮机方式运行的水泵水轮机，术语水泵”包括作水泵方式运行的水泵水轮机。
除了必须与试验有关的事项之外，本部分不包括纯商业利益的事项。只要机械的结构或部件不影响模型的性能或模型与原型间的相互关系，那么本部分既不涉及机械的详细结构，也不涉及机械部件的机械性能。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T15613的本部分的引用而成为本部分的条款。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)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T15613.1水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验第一部分：通用规定（GB/T15613.12008,IEC60193:1999,MOD)
GB/T15613.3
水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验第三部分：辅助性能试验(GB/T15613.3-2008，IEC60193:1999,MOD）GB/T20043水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程2参数和单位第3部分：机械
ISO31-3:1992
ISO1438-1:1980
用堰板和文吐里法测量明渠中的水流量第1部分：薄堰板法ISO2186:1973
封闭管道中的液流测量原级和次级之中间传递压力信号的联接ISO4185:1980
ISO4373:1995
ISO5168:1978
ISO6817:1992
封闭管道中的液流测量重量法
明渠中的液量测量水位测量装置液流的测量流速测量置信度的估计封闭管道中导电液体的测量电磁流量计法ISO7066-1：1997．流量测量装置标准和使用中不确定度的估计第1部分：线性校准关系ISO7066-2:1988
ISO8316:1987
ISO 9104:1991
流量测量装置校准和使用中不确定度的估计第2部分：非线性校准关系封闭管道中液流的测量容积法
封闭管道中液流的测量电磁流量计测量液体的性能评价方法IEC5167-1:1991通过压差装置测量液流的方法第1部分在充满液体的圆形横断面的管道中插人孔板，喷嘴和文吐里等
3术语、定义、符号和单位
3.1总则
本部分中将采用下列通用的术语、定义、符号和单位，特殊术语将在出现处给予解释。1
GB/T15613.2—2008
合同双方在试验前应对有异议的术语、定义或度量单位做出澄清。3.1.1
试验点point
试验点是由在不改变运行条件和设置情况下，由一个或多个连续一组读数和/或记录组成，它足以计算出在该运行条件和设置下机械的性能。3.1.2
试验test
试验是整个规定运行范围内足以计算出机械性能的一系列试验点和结果。3.1.3
hydraulicperformance
水力性能
由于流体动力作用于机械的各种性能参数。3.1.4
主要水力性能数据
mainhydraulicperformancedata一组水力性能参数，如：功率、流量和/或比能、效率、稳态飞逸和/或流量。这里必须考虑空化的影响。
辅助性能数据additionaldata
一组水力性能数据，它可从模型试验得出（参见GB/T15613.3），然而由于只能应用粗略的相似规则，由此得出的相应原型数据预测精度要低于由主要水力性能数据得出的结果。3.1.6
保证值
guarantees
合同中商定的规定性能数据。
3.2单位
本部分采用国际单位制（SI，见ISO31-3)。所有术语都由SI基本单位或由此导出的相关单位给出1）。使用这些单位的基本等式均是有效的，如某些数据使用与SI非相关的其他单位时也必须考虑这种情况（例如，功率中千瓦代替瓦，压力中千帕或巴代替帕斯卡、以每分钟转速中每分钟代替每秒钟等）。因为绝对温度（以凯尔文表示)很少需要，所以温度以摄氏度给出。
仅在合同双方以书面形式同意的情况下，可以使用任何其他单位制。3.3术语、定义、符号和单位表
GB/T15613.1中确立的术语、定义、符号和单位适用于本部分。4
数据采集和数据处理
4.1引言和定义
数据采集和处理包括把测量信号转化为适当的工程量的一个测量过程，该测量过程由若干个测量环节组成，这些测量环节依次为：传感器、多路转换器、信号转换器或信号调理器、数据存储器和计算机。最终输出的参数为有意义的性能数据。尽管测量对象的数值是波动的，但在确定模型主要水力性能时，主要是关心测量对象的平均值。定义：
测量对象：被测量的量。
1)N=kg.m.s-2,Pa=kg.m-1.s-2,J=kgm2.s-2,W=kg.m2.s-3。2
传感器：测量设备，提供输出量，该输出量与输人量保持一定的相互关系。带数字量输出的传感器：带内置电路、提供数字量输出的测量设备。GB/T15613.2—2008
多路转换器（MUX)：用于切换两路或多路信号的设备，以期能共享同一套模数转换器A/D、频率计数器或电缆系统。
模数转换器（A/D转换器）：将连续的模拟量信号转换为非连续的数字信号的设备。计数器：测量频率、时间周期或脉冲数的设备。幅频转换器（V/F转换器）：按一定的相互关系将电压电平转换为频率的设备。失真：当模拟信号的采样频率少于两倍最高信号频率或噪声分量（尼奎斯特频率)时，该测量过程将产生一个干扰低频信号（失真），该干扰低频信号不能与源信号分离。计算机接口：计算机对其他兼容设备进行控制和通讯的通讯端口。4.2基本要求
数据采集和处理系统的输出必须是测量对象的真实反映。对于使用中的所有仪器，其标定过程的资料应当保留。用于检验符合某项规定要求的所有测量标准和测量设备的过程记录也应保留。只要可能，数据采集和处理系统应能够允许通过并行的连接设备对所有测量环节的仪器进行原位见证标定，通过原级方法检验整个数据采集系统是否在规定范围内再现了测量量。这通常意味着在标定和性能试验过程中应使用同样的信号路径、同样的硬件和同样的软件结构。性能试验时，应保证每一个参数求平均值的测量量都在同样的时间区间内获得。应配备能对所有测量环节进行检查的并列仪器。最好能在机械试验的运行条件下，具有将数据采集系统的结果与参照仪器进行比较的能力。4.3数据采集
数据采集系统可以按多种方式配置（包括人工方式），配置方式可根据现有的硬件设备和平均值的取值方法来确定。
以下列出了各种数据采集系统可能的配置及示例。通常实际采用的是不同系统的组合。4.3.1多路分时系统
在多路分时数据采集系统中（见图1），测量对象被通过多路转换器进行测量。多路转换器在给定测量周期内，按一定的时间长度顺序扫描有关通道。将计算所得的测量对象平均值用于后续的数据处理。4.3.2并行测量系统
在并行测量系统中（图2），测量对象被计算机直接通过各通道进行采集。这种配置使高速数据记录和所有通道的同步采样成为可能（见4.4.4)。4.4部件要求
测量环节中的有关部件应能适应相关频率范围的要求。将测量对象的信息传递到传感器的那些部件，如压力管路，能在测量时产生干扰效应和误差。对于所有测量环节中的部件，应注意它们所在环境温度的变化，当温度超出一定范围时也会导致测量误差。
标定时，部件的特性，如线性、迟滞等应记录在案。4.4.1传感器
用于性能参数测量的传感器应当在稳定的温度环境下工作。这些传感器应位于不受温度变化影响的地方，如远离阳光直射、散热板和通风道等。应当了解测量对象的动态特性，因为传感器只能在设计的频率范围内使用。3
GB/T15613.2—2008
对使用具有特殊的固有阻尼特性或可调响应时间的传感器及传感器具有超高偏移的敏感单元时，应非常小心。这些传感器在测量平均值和动态测量时均会导致错误的测量。4.4.2电缆及接线端子
在传感器与放大器的信号路径设计时，应使外界对信号的影响最小（如远离电力线、避免温度变化等）。应当注意正确的屏蔽和接地。接头和接线端子应有稳定、可靠的机械和电气特性。尽管采取了上述所有预防措施，还需注意电网对测量结果的干扰影响。4.4.3信号调理
传感器的模拟量输出通常需要在信号调理单元中进行放大和滤波。4.4.3.1放大器
为提高A/D转换器的分辨率，放大器的输出范围应与转换器的工作范围相匹配。放大器的布置应尽可能靠近传感器，以减少电缆拾取噪声的干扰。信号调理
传感器
传够器
传够器
传感器
传够器
传够器
传感器
放大器
放大器
放大器
放大器
信号调理
滤波器
滤波器
滤波著
滤波器
V/F幅频转换器
多路分时数据采集系统
计算机
滤波器
传感器
传感器
传感器
数字化输出传感器
传感器
传感器
传感器
4.4.3.2滤波器
信号调理
信号调理
信号调理
信号调理
A/D转换器
A/D转换器
A/D转换器
计数器
计数器
V/F转换器
计数器
图2并行操作数据采集系统
在选择滤波器时，应特别注意其以下特性：交流信号：截止频率、衰减（等级)和时间延时；直流信号：零漂、温漂和线性度。GB/T15613.2—2008
计算机
数据存储
两个或多个测量对象分析中若同步测量对分析非常重要时，应当注意信号调理和数据采集系统的时间延时。滤波器会导致延时（相位漂移），这种时间延时与滤波器的类型和截止频率有关（图3）。时间(s)
时间延时
时间延时
GB/T15613.2-2008
为了避免失真，低通滤波器的截止频率应最大不得超过采样频率的一半，详见于图4。然而工程中，通常使截止频率小于采样频率的1/3。/
f.：有关部件的最大频率；
fc：低通滤波器的截止频率：
fs：采样频率；
通过频带
要获得预期的频率含量f>fm；
要避免通过频率带的失真f≥2f。。4.4.4多路转换器
典型的低通滤波器衰减特性
频率/H2
图4滤波器和采样频率
多路转换器的有效切换速率应与每一个测量对象的要求进行比较。因为A/D转换器是对多个通道进行顺序采样，每一通道的采样速率将随着通道数的增加而减少。切换系统通常为继电器，或是固态切换器。继电器通常比固态切换器更精确，但其切换速率低。当在不同电压电平间进行切换时，应注意相邻通道的干扰效应。通常，这种误差随着切换速率增加而增加。
4.4.5模拟量/数字量（A/D)转换器连续的模拟量信号必须转换为数字量后才能为计算机读取。模数转换器的重要参数有：转换时间，分辨率，精度，输人范围、温漂和线性度。模数转换器A/D的分辨率定义为转换器用于描述模拟量信号的位（字节）数。个3位的转换器将范围划分为23一17个等分。
对于性能试验，至少要求分辨率为14位的A/D转换器。对于动态测量，分辨率低一些也是可以接受的。
在A/D转换中，如果要进行同步测量，应当对每一通道使用一个A/D转换器或采用一个同步采样保持设备。
4.4.6计算机
计算机是数据采集系统的控制器。它应具备以下功能：配置和协调同步数据连接、控制数据的转换、与外设进行通讯联系、完成计算和结果表达。计算机接口应有一个可选择的数据传输频率（波特率，位/秒），使其能通过总线与各种不同的设备进行通讯和对其进行控制。
4.4.7数据处理
典型的软件任务包括：
一数据采集系统的控制；
一标定系数的计算；
由电量到工程量的转换；
一平均值和其他统计值的计算；性能参数的计算；
一随机不确定度的评估；
结果的表达；
一数据的存储。
GB/T15613.2—2008
在模型验收试验中，在对某一试验点进行确认评估时，应提交该工况点的所有参数的原始数据，以便进行人工计算和校验计算机程序。如果可能，试验时应连续显示主要的性能参数，以便对模型的性能以及它连接的水力系统的性能有一个全面的了解。
采样的数目和采样频率应当反映全部测量环节的特性，具体如下：一对性能测量，能给出精确的平均值；-对波动测量，能满意地确定必要的波动特征。4.5数据采集系统的检查
每一测量链路均应提供完整的系统图，以反映其主要部件。这有助于有关各方在出现特殊问题时，用于确定须检测的部位；或可对波动信号进行更为细致的研究。图5给出了一些典型的测量链路，其上标有建议的试验项目和检测点。4.5.1模拟量输出的传感器
图5中，点1为检测点，用以判断测量对象的动态特性。通过比较A点的输人信号和检测点3的输出，可以确认信号调理系统工作是否正常。通过比较A点的输入信号和检测点2的输出，可以确认放大器工作是否正常。通过比较B点的输入信号和检测点3的输出，可以确认滤波器工作是否正常。通过在C点输人基准信号，并与检测点5的输出进行比较，可以确认多路转换器和A/D转换器工作是否正常。
4.5.2频率或比例脉冲输出的传感器检测点4的信号质量应予以控制，以保证计数器的正确触发。在D点输人基准信号来检查计数器的时基。
4.5.3数字化输出的传感器
此类传感器和测量链路最好在标定中检查。4.5.4偏移效应的检查
要检查信号调理器没有任何偏移效应，系统的输出信号可与输人信号一致。输入信号可以是由独立电源产生的基准信号。检测点在图5中为点A和点3。4.5.5软件
将控制点5读出的原始数据进行另外的计算，将其结果与计算机的输出结果进行比较，通过这种方式来对软件程序进行检查。
通过在E处输入一些数值来得到已知的性能结果来检查软件的性能算法。标定测量链路的算法应和那些用于性能计算的算法一样应作为资料保存。
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