ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

55562—

2013

(МЭК 60609-1:2004)

ТУРБИНЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ, ГИДРОАГРЕГАТЫ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ТУРБОНАСОСЫ ОЦЕНКА КАВИТАЦИОННОГО ПИТТИНГА

Часть 1.

Оценка в реактивных турбинах, гидроагрегатах ГАЭС и турбонасосах

IEC 60609-1:2004

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines — Cavitation pitting evaluation — Part 1: Evaluation in reaction turbines, storage pumps and pump-turbines

(MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2014

ГОСТ P 55562—2013

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. Ne 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0 — 2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» (ОАО «НИИЭС»), Федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО «СФУ») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 330 «Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28.08.2013 №650-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 60609-1:2004 «Турбины гидравлические, гидроагрегаты гидроаккумулирующих электростанций и турбонасосы. Оценка кавитационного питтинга. Часть 1. Оценка в реактивных турбинах, гидроагрегатах ГАЭС и турбонасосах» (IEC 60609-1:2004 Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines — Cavitation pitting evaluation — Part 1: Evaluation in reaction turbines, storage pumps and pump-turbines). При этом разделы 3 — 6 и приложение В полностью идентичны, а приложения А и Б дополняют их с учетом потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей российской национальной стандартизации.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в обязательном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ, 2014

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ Р 55562-2013

Содержание

1    Область применения.....................................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки.....................................................................................................................................1

3    Термины и определения...............................................................................................................................1

4    Основные условия оценки кавитационного литтинга.................................................................................5

5    Методы оценки кавитационного литтинга....................................................................................................7

6    Вычисление результатов и выполнение гарантии......................................................................................9

Приложение А (справочное) Условия, влияющие на гарантийный срок по кавитационному питтингу .10

Приложение Б (справочное) Анализ состояния воды.................................................................................12

Приложение В (справочное) Примеры объемов кавитационного литтинга..............................................13

Приложение ДА (обязательное) Сведения о соответствии ссылочных национальных и

межгосударственных стандартов стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте..................................................16

III

ГОСТ P 55562—2013 (МЭК 60609-1:2004)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТУРБИНЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ, ГИДРОАГРЕГАТЫ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ТУРБОНАСОСЫ. ОЦЕНКА КАВИТАЦИОННОГО ПИТТИНГА

Часть 1.

Оценка в реактивных турбинах, гидроагрегатах ГАЭС и турбонасосах

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines — Cavitation pitting evaluation — Part 1: Evaluation in reaction turbines, storage pumps and pump-turbines

Дата введения — 2015—07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы оценки и измерений показателей кавитационного питтинга гидравлических турбин, гидроагрегатов гидроаккумулирующих электростанций и турбонасосов при заданных в техническом задании значениях мощности, удельной гидравлической энергии, скорости вращения, материалов, условий работы и т.д.

Настоящий стандарт не устанавливает возможность оценки влияния кавитации на рабочие характеристики оборудования, такие, как мощность, коэффициент полезного действия, вибрация и уровень шума.

Настоящий стандарт рекомендуется применять совместно с ГОСТ 27807.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 27.002-2009 Надежность в технике. Термины и определения

ГОСТ 27807-88 Турбины гидравлические вертикальные. Технические требования и приемка

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 27.002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

Издание официальное

3.1    базовая наработка t_R (reference duration of operation): Наработка машины (в ч). используемая как база для задания значений показателей, определяющих гарантийные обстоятельства.

3.2    верхний предел мощности для кратковременной работы P_JU (upper limit power for temporary operation): Верхний предел мощности турбины для кратковременной работы, указываемый для каждого напора и каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунок 1).

3.3    нижний предел мощности для кратковременной работы Ptl (lower limit power for temporary operation): Нижний предел мощности турбины для кратковременной работы, указываемый для каждого напора и каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунок 1).

3.4    верхний предел мощности для продолжительной работы Р_Си (upper limit power for continuous operation): Верхний предел мощности турбины для продолжительной работы, указываемый для каждого напора и каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунок 1).

3.5    нижний предел мощности для продолжительной работы P_Cl (lower limit power for continuous operation): Нижний предел мощности турбины для продолжительной работы, указываемый для каждого напора и каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунок 1).

3.6    верхний предел удельной гидравлической энергии для кратковременной работы E_w (upper limit of specific hydraulic energy for temporary abnormal operation): Верхний предел удельной гидравлической энергии для кратковременной работы, указываемый для каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунки 1 и 2). Во многих приборах £_Гс,может быть таким же. как Е_Си

3.7    нижний предел удельной гидравлической энергии для кратковременной работы Ел (lower limit of specific hydraulic energy for temporary abnormal operation): Нижний предел удельной гидравлической энергии для кратковременной работы, указываемый для каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунки 1 и 2). Во многих приборах Ел может быть таким же. как £_а

3.8    верхний предел удельной гидравлической энергии для продолжительной работы Е_Си

(upper limit of    specific    hydraulic energy for continuous    operation): Верхний предел    удельной

гидравлической    энергии    для продолжительной работы,    указываемый для каждого    удельного

потребления и для каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунок 1).

3.9    нижний предел удельной гидравлической энергии для продолжительной работы E_CL

(lower limit of    specific    hydraulic energy for continuous    operation): Нижний предел    удельной

гидравлической    энергии    для продолжительной работы,    указываемый для каждого    удельного

потребления и для каждого допустимого уровня нижнего бьефа NPSE (см. рисунок 1).

3.10    временная рабочая зона с перегрузкой в режиме турбины (high-load temporary operating range in turbine mode): Рабочая зона, ограниченная величинами Реи и Р_ти(см. рисунок 1).

3.11    временная рабочая зона с пониженной нагрузкой в режиме турбины (low-load temporary operating range in turbine mode): Рабочая зона, ограниченная величинами Р_а и P_TL (см. рисунок 1).

3.12    временная рабочая зона низкой удельной гидравлической энергии (low specific hydraulic energy temporary operating range): Рабочая зона, ограниченная величинами £_а и (см. рисунки 1 и 2).

3.13    временная рабочая зона высокой удельной гидравлической энергии (high specific hydraulic energy temporary operating range): Рабочая зона, ограниченная величинами Ecu и Ети (см. рисунки 1 и 2).

3.14    гарантийная наработка по кавитационному питтингу (cavitation pitting guarantee of operation): Наработка (в ч) в пределах гарантийного срока по кавитационному питтингу.

3.15    гарантированное предельное значение показателя кавитационного питтинга С_я, мм,

см³ (guaranteed limit of the amount of cavitation pitting): Гарантированный предел величины кавитационного питтинга для базовой наработки.

3.16    гарантийный срок по кавитационному питтингу (cavitation pitting guarantee period): Количество месяцев или лет эксплуатации машины, в течение которых действуют гарантии по кавитационному питтингу.

3.17    диаметр рабочего колеса О м (diameter of the impeller): В случаях работы турбины Каплана и пропеллерной гидротурбины — внешний выходной диаметр рабочего колеса, радиальноосевой турбины — выходной диаметр рабочего колеса, гидроагрегатов и насосов при работе в режиме насоса — внутренний диаметр рабочего колеса.

ГОСТ P 55562—2013

3.18    диапазон режимов нормальной работы (normal continuous operating range): диапазон работы, ограниченный дпя турбин — величинами P_CL, Реи, Еа и Ecu (см. рисунок 1). для насосов и насосных циклов — величинами Еа и Ecu (см. рисунок 2).

3.19    кавитация (cavitation): Нарушение сплошности (однородности) потока жидкости вследствие образования «пустот» — мелких пузырьков иУили целых полостей, заполненных газом или парами, воздухом и др. газами, выделившимися из жидкости в результате гидродинамических процессов.

3.20    кавитационный коэффициент, коэффициент Тома a (cavitation factor. Thoma number): Коэффициент, характеризующий положение гидравлической машины относительно уровня нижнего бьефа или высоты отсасывания.

3.21    кавитационный питтинг (cavitation pitting): Потери материала в результате кавитации.

3.22    коэффициенты #c-i, к₂, к₃......к, (coefficients ки к₂. к₃......к): Коэффициенты, используемые

для приблизительного вычисления объема (см. 5.2.36).

3.23    максимальная глубина кавитационного питтинга S, мм (maximum depth of cavitation pitting): Абсолютная максимальная глубина кавитационного питтинга, измеряемая от первоначальной поверхности материала (см. 5.2.1).

3.24    максимальные глубины отдельных зон питтинга S,. Si, S₃,..... S* мм (maximum depth of

particular pitted area S,. S?. Sj...... S,): Максимальные глубины в отдельных зонах повреждений.

измеряемые от уровня первоначальной поверхности материала (см. 5.2.2 и 5.2.36).

3.25    объем материала V, см¹ (volume of material): Объем материала, унесенного при кавитационном питтинге.

3.26    масса устраненного материала W, кг (mass of material removed): Масса материала, унесенного при кавитационном питтинге.

Примечание — W не используется в уравнениях в настоящем стандарте. Коэффициент преобразования приведен для того, чтобы пользователь мог преобразовать объем стали в массу, если это предусмотрено контрактом, преобразование приблизительно составляет 7,8 кг/дм¹

3.27    напор гидроаккумулирующей электростанции Н, м (head of machine): Напор гидроаккумулирующей электростанции, определяемый как Н=Е/д

3 28 площади отдельных зон кавитационного питтинга A_1t А₂, А₃, .... A_h см² (individual areas

damages by cavitation pitting A-, A₂. A₃.....А): Площади отдельных зон кавитационного питтинга (см.

5.2.2 и 5.2.36).

3.29    удельная гидравлическая энергия Е, Дж/кг (specific hydraulic energy): Удельная гидравлическая энергия машины, определяемая как Е=дН (см. 3.14).

3.30    ускорение свободного падения д, м/с² (acceleration due): Гравитационная постоянная.

3.31    фактическое значение показателя кавитационного питтинга С_А, мм, см¹ (guaranteed limit of the amount of cavitation pitting at the time of cavitation-pitting examination): Фактическое значение показателя кавитационного питтинга к моменту осмотра.

3.32    фактическая наработка t_A, ч (actual duration of operation): Действительное количество часов работы машины, после которого производится осмотр кавитационных разрушений.

3.33    NPSE, Дж/кг (net positive suction specific energy. NPSE): Чистая положительная удельная энергия всасывания при работе.

3.34    NPSE_l Минимальное допустимое значение NPSE (см. 3.15).

ГОСТ P 55562—2013

Примечание — Рисунок приведен для продолжительности работы в соответствии с 4 3. График на рисунке приведен только в качестве примера На практике кривая NPSE_L может значительно отличаться от приведенной на рисунке

1 — непрерывней нормальный диапазон. 2 — временный диапазон работы высокой удельной гидравлической энергии. 3 — временный диапазон работы низкой удельной гидравлической энергии

Рисунок 2 — Рабочие диапазоны для гидроагрегатов и турбонасосов во время работы в режиме

насоса

4 Основные условия оценки кавитационного питтинга

Допустимое значение кавитационного питтинга должно быть установлено в соответствии с приложением А.

Значение показателя кавитационного питтинга устанавливают на основе анализа состояния воды, содержащей твердые частицы в соответствии с приложением Б.

5

4.1    Гарантийный срок по кавитационному питтингу

Если не установлено иное, то гарантийный срок или гарантийная наработка по кавитационному питтингу будут такими же, как установлено в техническом задании для гидравлической машины в целом.

Гарантийный срок и гарантийная наработка по кавитационному питтингу устанавливаются в техническом задании.

4.2    Определение объема кавитационного питтинга

В техническом задании устанавливают:

а)    допустимый обмен материала, уносимого при кавитационном питтинге. во время базовой наработки, определяемой в соответствии с 4.3.1;

б)    методы измерения и расчета объема кавитационного питтинга. используемые при выполнении гарантий в соответствии с 5.2.

Гарантийный срок по кавитационному питтингу следует определять с учетом потери материала:

-    объемом «V» на роторе/рабочем колесе (см. 3.28);

-    на роторе/рабочем колесе на глубину «S»',

-    на невращающихся частях на объем «V»;

-    на невращающихся частях на глубину «S».

Гарантии по кавитационному питтингу могут быть установлены путем ограничения максимальной глубины S (см. 3.26) или ограничения объема материала V, унесенного при кавитационном питтинге (см. 3.28). или установления значений обоих параметров.

Объем материала V, унесенный при кавитационном питтинге на одной лопасти ротора/рабочего колеса, не должен превышать значения У от всего объема, нормируемого для ротора/рабочего колеса:

У = 0.4 — для осевых турбин (Каплана, пропеллерных и. т. д);

У = 0.15 — для радиально-осевой турбины;

У = 0.3 — для насосов и насосных турбин;

У = 0.3 — для диагональных поворотно-лопастных турбин и турбонасосов.

Для всех невращающихся частей осевых турбин, осевых турбонасосов, осевых гидронасосов, диагональных поворотно-лопастных турбин и турбонасосов величины глубины S и объем V будут равняться величинам, указанным для ротора/рабочего колеса. Для всех невращающихся частей радиально-осевых турбин, насосов и центробежных турбонасосов значение объема V будет равняться половине значения, указанного для ротора/рабочего колеса, а значение глубины S — значению, указанному для ротора/рабочего колеса.

4.3    Диапазоны режимов работы машины и продолжительность работы

Для установления гарантийного срока по кавитационному питтингу и его оценке необходимо указать диапазоны режимов работы машины в отношении удельной гидравлической энергии, мощности и NPSE (с»л. рисунки 1 и 2) вместе с соответствующей продолжительностью работы.

Техническое задание устанавливает соотношения между:

-    Рти и Рои (только в турбинном режиме работы);

-    Рп и Ра. (только в турбинном режиме работы);

-    Ети и Ecu

-    E_TL и Еа •

Если требуется, чтобы машина работала без кавитационного питтинга в соответствии с приложением В. то рекомендуется, чтобы Ец равнялось Е& Е_Ти — Е_Си а Рти—Реи

Если техническое задание устанавливает нормальный непрерывный диапазон работы машины, то учитывают:

Рти - 1 -05 Реи,

Рп = 0;

Ети ⁼ Ecu',

Еп ~ Еа ■

Удельные гидравлические энергии, мощности, уровни верхнего и нижнего бьефа или высота всасывания, а также продолжительность работы фиксируются для каждой машины во время гарантийного срока. Заказчик имеет право проверить выполнение согласованных условий.

ГОСТ P 55562—2013

4.3.1    Базовая наработка

Для оценки кавитационного питтинга следует применять следующие базовые наработки:

а)    для машин, работающих с высоким коэффициентом использования мощности (например, турбин, работающих в базовом режиме), — 8000 ч;

б)    для машин, имеющих низкий коэффициент использования мощности (например, гидротурбин, работающих в пиковом режиме, насосов и турбонасосов гидроаккумулирующих станций и турбонасосов, работающих в насосном режиме). — 3000 ч.

4.3.2    Фактическая наработка

С начала работы машины и до момента оценки кавитационного питтинга должны вестись записи работы гидроаккумулирующей электростанции, которые учитывают продолжительность временной рабочей зоны и величину нагрузки и удельной гидравлической энергии.

Если не установлено иное условие, то гарантия по кавитационному литтингу утрачивает свою силу в случае, если превышена фактическая продолжительность работы машины в следующих режимах:

а) для гидротурбины или турбонасоса, работающих в режиме турбины:

-    продолжительность работы во временной рабочей зоне с перегрузкой, как определено в 3.10 (см. рисунок 2) — 100 ч;

-    продолжительность работы во временной рабочей зоне с пониженной нагрузкой, как определено в 3.11 (см. рисунок 2) — 500 ч;

• продолжительность работы во временной рабочей зоне низкой удельной гидравлической энергии, как определено в 3.12 (см. рисунок 2) — 50 ч;

-    продолжительность работы во временной рабочей зоне высокой удельной гидравлической энергии, как определено в 3.13 (см. рисунок 2) — 50 ч;

б)    для насосов гидроаккумулирующих электростанций и турбонасосов, работающих в насосном режиме:

-    продолжительность работы во временной рабочей зоне низкой удельной гидравлической энергии, как определено в 3.12 (см. рисунок 2) — 100 ч;

-    продолжительность работы во временной рабочей зоне высокой удельной гидравлической энергии, как определено в 3.13 (см. рисунок 2) — 100 ч.

Продолжительность работы длительностью 50 ч, 100 ч и 500 ч, показанное выше, служит базовой наработкой 8000 ч и 3000 ч. Продолжительность работы должна быть скорректирована соответствующим образом, если базовая наработка отличается от 8000 ч или 3000 ч.

4.3.3    Особые условия

Время, необходимое для пуска или остановки гидравлической машины, должно быть включено в фактическую наработку. Если не установлено иное условие, то при работе гидротурбины с нагрузкой ниже Р_а или насоса (или гидронасоса в насосном режиме) с нагрузкой выше Ети продолжительность режимов пуска и остановки должна быть ограничена. Время, при котором ротор/рабочее колесо машины вращается без нагрузки, должно быть исключено из расчета фактической наработки.

Турбины с двойным регулированием (например, турбины Каплана) для обеспечения выполнения гарантийного срока по кавитационному питтингу настраивают «на упоре». Регулировка угла поворота рабочего колеса и угла поворота лопаток направляющего аппарата выполняется в тестовом режиме перед началом работы, чтобы минимизировать потенциальные повреждения машины.

Турбонасосы для обеспечения выполнения гарантийного срока по кавитационному питтингу регулируются в режиме насоса с предварительно установленным открытием лопаток направляющего аппарата с учетом удельной гидравлической энергии. Заказчик имеет право на проверку выполнения данного условия (открытие лопаток направляющего аппарата с учетом удельной гидравлической энергии) за время, установленное техническим заданием. Данная проверка должна выполняться сразу после начала работы, чтобы минимизировать потенциальные поврехедения машины.

5 Методы оценки кавитационного питтинга

5.1 Оценка кавитационного питтинга во время гарантийного срока

Заказчик производит осмотр гидравлической машины в целях выявления дефектов на ней в течение установленного периода. Короткая запланированная остановка работы гидравлической

7

1