本标准给出了水斗式水轮机转轮空蚀保证规范并作为水斗式转轮空蚀量测量评定的基础，该水斗式水轮机的功率、水力比能(水头)、转速、材料和运行条件应在合同中规定。本标准中空蚀量的测量和评定条款是根据给定时间内和规定的运行条件下，基于材料失重来进行的。 GB/T 19184-2003 水斗式水轮机空蚀评定 GB/T19184-2003 标准下载解压密码：www.bzxz.net

GB/T19184—2003
本标推是《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定》系列标准的第二部分。该系列标准的结构及名称预计如下：
一水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定；一水斗式水轮机空蚀评定。
本标准修改采用IEC60609-2：1997《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定第2部分：水斗式水轮机的评定》(英文版）。
本标准保留了IEC标准的主要框架和主要内容，如，标准的目的和范围，术语的定义，空蚀的测量和评定方法；同时也结合我国的国情，对IEC标准进行了修改，保持与我国标准体系的联系，如取消了引用标准，对一些名词术语，语言表达方式也参照我国习惯进行了表述。最后对IEC的表示不清的符号进行了改正。真体如下：
1）在1.2中，增加了第6段“我国·另行商定”。2）在1.3中，增加了\GB/T15469-1995，反击式水轮机空蚀评定”。：3）在第2章术语、符号和定义中，将2.2.9和2.2.11进行了位置交换；增加了2.2.18，定义了短期非正常低负荷运行范围；增加了2.2.23，对原文中2.2.23a)的定义的错误在2.2.24中进行了订正。在2.2.21中的第3段中增加了“水斗对应的轮毂部分（图2中的部位8)”。本标准的附录A是标准的附录。
本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国水轮机标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学院水力机电所。本标准主要起草人：覃大清、吴培豪。1总则
1.1范围和目的
水斗式水轮机空蚀评定
GB/T19184—2003
本标准给出了水斗式水轮机转轮空蚀保证规范并作为水斗式转轮空蚀量测量评定的基础，该水斗式水轮机的功率、水力比能（水头）、转速、材料和运行条件应在合同中规定。本标准中空蚀量的测量和评定条款是根据给定时间内和规定的运行条件下，基于材料失重来进行的。
当水斗式水轮机在全部或某些运行范围内有可能发生空蚀时，有必要在合同中规定的运行期结束时的空蚀程度以保证的形式加以限制。这种保证应包括对运行范围的限制，该运行范围与规定的运行条件致。
1.2不包括的内容
本标准适用的基本条件是：水质无明显的化学腐蚀作用，水中基本上不含固体磨粒。空蚀保证应根据商定的水质分析来确定。如果在实际分析中证明水的腐蚀性明显高于商定值时，则在判断是否满足空蚀保证时，应将此因素考虑在内。水轮机进口前的不规则流动将影响水轮机进口的来流条件，其结果不仅影响到水力性能，使水轮机效率降低，同时还会导致空蚀。因此规定了空蚀保证的来流条件应为良好的匀速流动和无旋流动。如果来流条件不能保证，则在判断是否满足空蚀保证时，也应将此因素考虑在内。本标准现阶段还不能包括由于泥沙磨损引起的破坏。水中固体物质（如沙粒）造成的磨损不应看作是空蚀。水中的泥沙含量、矿物成分、泥沙粒径和形状应在水质分析中予以说明。如果磨损与空蚀相比，所占比例较大，则有关各方应达成专门的协议，而不是直接采用本标准。另外，磨损可导致喷针、喷嘴及水斗几何形状的改变，从而导致空蚀。这种情况属于磨损造成的二次损坏。因此这类破坏不属于直接空蚀破坏，因而也不应包括在本标准中。我国河流大多含有泥沙，需要一个能将泥沙磨损包括在内的评定标准。但由于泥沙情况千差万别、磨损机理复杂、现场统计结果少等原因，现阶段还不能专门制定有关泥沙磨损的标准。基于这种情况，对于泥沙较多的水斗式水轮机的空蚀保证可参照本标准另行商定。如果空蚀是由于非正常的化学或电化学腐蚀、磨损或机械撞击等诸如此类损坏引起的二次损坏，则该空蚀不应包括在本标准的空蚀评定之中。如果化学或电化学效应超出商定水质，其超出部分引起的空蚀区增加部分也不应包括本标准的在空蚀评定之中。
尽管本标准不能包括由于泥沙磨损、化学及电化学腐蚀引起的空蚀，但对于这种情况应特别注意材料选择和采取其他应对措施。
转轮以外的过流部件，如喷嘴、喷针等的空蚀保证由合同双方商定，空蚀保证不包括水轮机运行后表面暴露出的材料缺陷。
空蚀保证不包括一些特殊运行工况，例如折向器排流或切入折向器。1.3规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。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标准，然而，鼓励根据本标准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标准。GB/T15469--1995反击式水轮机空蚀评定（neqIEC60609:1978）1
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2术语、符号和定义
2.1单位
本标准采用国际单位制（SI），空蚀的尺寸单位以厘米（mm)计。2.2术语
本标准采用的术语、符号及其定义列出如下：2.2. 1 空化 cavitation
当流道中水流局部压力下降至临界压力（一般接近汽化压力）时，水中气核成长为气泡，气泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。过去称作“汽蚀”。2.2. 2 空蚀 cavitation pitting由于空化造成的过流表面的材料损坏。过去称作“气蚀”或“气蚀破坏”。2.2.3点蚀drop erosion
由于运动水滴冲击而引起的材料损坏（液体冲击侵蚀，射流冲击）。2.2.4 磨损 abrasion
由于悬浮固体(如沙粒)侵蚀材料表面而引起的材料损坏（磨损、泥沙磨损）。2.2.5空蚀保证期cavitation guarantee对水轮机运行做出空蚀有效保证的月数或年数。2. 2. 6 空蚀保证运行时间 cavitation guarantee duration of operation空蚀保证有效的水轮机运行小时数。2.2.7基准运行时间 t（h）reference duration of operation用来作为确定空蚀保证基准值的小时数。2.2.8 实际运行时间 ta(h） actural duration of operation在空蚀保证期内，水轮机空蚀检查时的水轮机实际运行小时数。2.2.9H（m）水轮机水头，见IEC60041。g（ms-2）重力加速度。
E(Jkg-1）水轮机的水力比能，E=gH，见2.2.9和2。P(W）功率，水轮机输出功率。
Pcu·各种水力比能下规定的水轮机连续正常运行的功率上限（见图1）。2.2.14
各种水力比能下规定的水轮机短时非正常运行的功率上限（见图1)。Pru
各种水力比能下规定的水轮机正常运行的功率下限3（见图1）。PcL
6连续正常运行范围continuous normal operating range2. 2. 16
由Pcu和PcL限定（见图1）。
2.2.17短期非正常高负荷运行范围high turbine load temporary abnormal operating range由Pcu和Pru限定（见图1）。图中为一般建议值，如有特殊要求，有关各方应事先达成一致。2.2.18短期非正常低负荷运行范围low turbine load temporary abnormal operating range由空载和Pc限定（见图1）。图中为一一般建议值，如有特殊要求，有关各方应事先达成一致。1）有关内容参见IEC61364。
2）详见IEC60041。
3）PcL可由限定的喷针行程确定；如果没有另外的约定，则为最大喷针行程的15%。2
2.2.19空蚀深度S(cm)
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水轮机短期非正常高负葡运行范围-连续正常运行的功率上限
连续正常运行范围
连续正常运行的功率下限
水轮机短期非正常低负萄运行范围水力比能
图1运行范围
从母材表面量起的任一空蚀面积的最大绝对深度；进一步的解释见2.3；（最大保证空蚀深度Smax)。
2.2.20空蚀深度S,等
第i个水斗单个水斗第；部位(定义见图2)空蚀面积的最大深度。2.2.21转轮总空蚀面积A(cm2）
A为整个转轮总空蚀面积，由每个水斗的空蚀面积A，（定义见2.2.22）组成，每个水斗的空蚀面积包括：
水斗内侧（图2中的3、4、5和6部位）；分水刃（图2中的部位1、1a)、缺口背面范围内水斗内侧（图2中的部位2)、背面外缘侧（图2中的部位7）、水斗对应的轮毂部分（图2中的部位8）。整个转轮空蚀总面积选择以下其中之一来定义：a）因空蚀破坏需要修复的总面积（包括只需打磨的那些面积），或b）只是超过双方商定深度的那部分面积，或只需焊接修复的那部分面积（最大保证空蚀总面积一Amax）。c）
2.2.22总空蚀面积A,（cm2）
由2.2.21定义的第i个水斗单个水斗的总空蚀面积。2.2.23空蚀面积A，,等（cm2）bzxZ.net
第i个水斗单个水斗第部位（定义见图2)空蚀面积。2.2.24偏差系数a
单个水斗最大允许空蚀面积Aimax与最大空蚀保证值之间的偏差系数（a=Aimax/Amax/Z.））；显然a>1(见 3. 2)。
2.2.25单个水斗最大允许空蚀面积Aimax单个水斗最大允许空蚀面积Aimax，即单个水斗的空蚀面积A：不得大于Ainx。2.2.26空蚀体积V(cm2）
整个转轮的空蚀材料体积（最大空蚀保证总体积一Vmax）。2.2.27体积计算系数k、k1、k2、ks等体积近似计算所用的系数，如4.2.3b)所示。2.2.28 Ck(cm,cm2,cm\)
基准运行期间的空蚀保证极限值（CRSmax，Amax，Vmax）4)。2.2.29 CA(cm,cm\,cm2)
4）在基准运行时间（8000h)内的最大允许空蚀保证值实例：见图A.1,其值为水斗内侧宽度B的函数，也见3.2。3
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空蚀保证期内，实际时间对应的空蚀保证极限值。2.2.30 B(m)
水斗内侧宽度（见图2）。
2.2.31Z2水斗数
2.3冲击式水斗破坏的部位和类型可观察到的因空蚀造成的冲击式水斗各种损坏部位，大多发生在水斗内表面。部位的分类可参见图2的定义。
空蚀量的评定以空蚀深度S、面积A或体积V表示（见3.2至4.2)而与空蚀破坏起因无，即无论空蚀是由空化冲击或是由射流冲击引起的。深度S可作如下规定：
a）在三个确定空蚀量的参数（深度S,面积A和体积V)中，最大深度 S的绝对值是重要的，因为它可能会因发生部位的不同而对结构强度产生不同影响。b）确定空蚀深度的面积至少要0.2cm2，不包括可能由非空化现象产生的单个小孔。c）
接近或位于敏感部位，例如图2中的1、2和3处的水斗缺口处，其空蚀坑的最大深度不应大于图A1所示的最小值。若因制造原因产生的缺口处掉块，则应在修复后重新计算保证期。6)
a）水斗内侧
1—分水刃头部背面；
一分水刃背面；
一缺口背面；
3--分水刃头部正面：
4—---分水刃中部正面；
水斗底部；
6-水斗壁内侧上部；
一水斗壁外侧上部；
水斗对应轮毂部分。
3空蚀保证的性质和范围
3.1空蚀保证期
图2空蚀部位
b）水斗外侧
除非另有协议，空蚀保证期定为机组正式投产后2a或运行8000h，以先到为准。不足或超过8000h应按5.1中的公式换算。
3.2空蚀量的确定
供货合同应包括以下条款：
a）依据3.3.1商定的基准运行时间，空蚀量不应被超过；b）按4.2规定的测量和计算方法进行检查。4
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所保证空蚀量的极限值可以是最大空蚀深度S（如2.2.19的规定）、或空蚀面积A（如2.2.21任选a）、b)或c)的规定）、或空蚀体积V（如2.2.26的规定）或任选其中两个或全部三个量值。图A.1中给出了基准运行时间Ck（见2.2.28和5.1)条件下允许的空蚀保证极限值Smax、Amax和Vmax
破坏面积也可以增加单个水斗的总破坏面积A；，在考虑到每个水斗之间空蚀的不均勾性、制造差异后，A：应满足以下条件：
A,<αX(Amax/Z,)
A;、a及Z2的定义见2.2.22、2.2.24和2.2.31。-1.5如果无其他协议，可选定a=2.0。3.3运行范围和运行持续时间
确定空蚀保证值并验证它是否已得到满足，必须根据水轮机的比能和功率（见图1），并结合相应的基准运行时间准确地规定水轮机允许的运行范围。在保证期内应记录水轮机的比能、功率和运行小时数。水轮机承包商应有机会检查协议的条件是否得到遵守。
3.3.1基准运行时间
除商定的空蚀保证期外（见3.1），基准运行时间—一除非另有规定——应为8000h（不考虑保证期），并以此作为制定（见附录A)和验证空蚀保证的依据（见4.2）。对于其他商定的基准运行时间，可以使用类似于5.1的公式—一运行时间与空蚀量的线性关系。特别是在射流直径与水斗宽度之比大的情况下，存在负荷（功率）的影响问题，但受现有经验的局限，目前还不能考虑。
3.3.2实际运行时间
空蚀检验时的全部运行时间应取自电站运行记录，并把其分解为连续正常运行时间、短期高负荷非正常运行时间以及低于功率下限PcL的时间范围（见图1）。除非另有协议，否则，在实际运行时间内，如果超过了下列运行持续时间，则空蚀保证无效。a）按2.2.17规定的短期非正常高负荷运行范围：100h；b）按2.2.15规定的正常连续运行低于功率下限Pcl：100h。如对正常连续运行低于功率下限PcL的时间有特殊要求，有关各方事先达成一致，如延长该时间，则应适当提高空蚀保证值。
3.3.3特殊条件
水斗式水轮机起动和停机所需的时间应包括在实际运行时间之内。水轮机低于PcL运行应局限在启动和停机的运行过程中。水斗式水轮机转轮在空气中旋转的时间不算在实际运行时间之内。
4检验步骤
4.1保证期内的空蚀修补
依据与用户的约定，在适当的运行时间之后（如200h至500h），水轮机承包商应有机会检查机器，并在商定的期限内进行他认为必须进行的工作。如果在保证期届满以前，水轮机承包商做了以下工作：对空蚀损坏进行大量修补；
—一明显改变了易空蚀部件的形状(采取了铲磨、焊接两种措施）。则2.2.6规定的空蚀保证的实际运行时间应从水轮机重新投入运行时算起。如果这种修补或改变是微量的，即进行了轻微铲磨或抛光，则经双方同意，空蚀保证期可以看作是5
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连续的。
4.2空蚀量的测量和计算
如果测量空蚀量的目的是为了检查空蚀保证的执行情况，那么除非另有协议，否则用户和制造商双方应联合进行测量。应在合同规定的空蚀保证期或保证运行时间届满之前进行检查。测量深度之前，S的测点应清理到母材完好为止，测量面积或体积之前，所有空蚀面积应仔细清理或按事先的协议铲磨到可以施焊为止。4.2.1空蚀面积的最大深度S应用深度计测量，该深度计用板或其他合适的工具支持在被检查水斗未经损坏的部位，以便把失去材料的部位按原来的轮廓准确地显示出来（见2.3说明）。4.2.2单个水斗破坏面积A，最好用合适的涂料来描绘一一特别当轮廓不规则且为三维曲面时一一用接触法将其临摹到纸上。然后用求积仪求出纸面上示出的面积，或用方格纸计算出面积。测量误差不得超过士10%。
除非另有协议，否则空蚀保证的损坏面积，其损坏深度应大于0.05cm。4.2.3材料体积V的损失应采用与下述保证相一致的方法。a）直接测量为修复到原来未被破坏时的表面形状而需要填充的塑料填充物（塑料复合物）的体积并复制负片。由于空蚀发生在三维曲面，其表面形状应用样板或其他合适的工具进行检查。测量误差不得超过±15%。
b）用近似计算法，除非另有协议，否则用下述公式之一：V - kiSiAi +k2S2A2 +....
V, - k(SiAi +S2A2 +.....)
V = EV:
V EV:
式中kl，k.…………或根据空蚀面积的形状由双方协商选定，或者按下述简化公式计算：V: = 0. 5ZS,A#
5结果的计算及评定
5.1保证的履行
为检验水斗水轮机的空蚀保证是否得到满足，水斗水轮机在3.3商定的运行时间范围内测量其空蚀量，测量结果用下式换算：
Ca = CR X (ta/tr)
上述参数定义见2.2，其中CA见2.2.29,Ck见2.2.28，tA见2.2.8，tR见2.2.7。如果测得的空蚀量（计及测量误差）经换算后若没有超过标准中3.2的规定值，则认为空蚀保证已得到满足。
检查时水轮机的实际运行时间（见2.2.8)与基准运行时间（见2.2.7)之间的差应尽可能小。该差的允许范围在合同中由双方商定。空蚀量用4.2条所述的方法测量。测量方法应在合同中规定。如果合同中规定在全部可能的运行范围保证不发生空蚀，而在运行中出现的损坏可明显地归结为空蚀，则说明保证没有得到满足。附录A
（规范性附录）
空蚀量示例
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图A.1的经验曲线给出了最大深度S(以cm计），面积A（以cm2计）和体积V(以cm2计）的取值范围示例。对于用马氏体或马氏体/奥氏体不锈钢或用铝青铜（对于较低的水力比能）制造的水斗式水轮机转轮基准运行时间（8000h），均可选用。0.6
0.06 0.063
水斗内侧宽度 B/m
水斗内侧宽度B/m
Smax/cm
Anax /cm2
Vmax /cm
注：式中B以m计。
图上、下边界计算公式
上部边界
0.4·BO.5
900·B1-
240·B2
水斗内侧宽度B /m
下部边界
0.2·B0.5
300·BI-
60·B2
图A.1水斗式水轮机空蚀最大充许值示例（基准运行时间8000h）240
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图中提出各损坏参量指标的理由如下：经过两年的运行之后，如果出现不超过图A，1所示的空蚀量，其修复工作量是合理的。而指标的提出不考虑上述材料的种类。应强调指出，给出的面积A和体积V对整个转轮都是有效的，而并非仅对水斗有效（见2.2.20和2.2.26）。水轮机其他部件如机壳内的导流板和保护罩的损坏不包括在图A，1所示的值内。应该指出，这些数值只是一个示例，应根据具体情况协商选用更大或更小的值。正常情况下选取的值应位于给定的边界线内。上部边界说明容易发生空蚀，若有以下情况，应加以考虑：
多喷嘴；
—高水力比能水轮机（E>8000Jkg-i）；水力比能的运行范围宽（在接近Ein处运行，见图1，易发生空蚀）。深度S对敏感部位结构强度的潜在不利影响已在2.3讨论8
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