ГОСТ 28842-90 (МЭК 41-63, МЭК 607-78)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТУРБИНЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ НАТУРНЫХ ПРИЕМОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Издание официальное

ПИК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

к ГОСТ 28842 -90 (МЭК 41-63, МЭК 607-78) Турбины гидравлические. Методы натурных приемочных испытаний (Переиздание, март 2005 г.)

В каком месте	Напечатано	Должно быть
Пункт 6.4.6.	Разность давлений pi=Pm,b	Разность давлений Р^р^
Таблица 5. Головка	* II	N>*P\-Pl

(МУС № 7 2005 г.)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТУРБИ Н Ы ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ Методы натурных приемочных испытаний

MKC 27.140 ОКСТУ 3111

Дата введения 01.01.92

Настоящий стандарт распространяется на энергетические гидравлические турбины, аккумулирующие насосы и насосы-турбины (далее — гидромашины), установленные на ГЭС и ГАЭС.

Стандарт устанавливает правила и методы проведения натурных приемочных испытаний для определения мощности, расхода и КПД на установившихся режимах, а также давления и частоты вращения на переходных режимах.

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

Термины, применяемые в настоящем стандарте, а также обозначения и единицы физических величин приведены в приложении I.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Натурные испытания гидромашины проводят для оценки степени соответствия достигнутых энергетических характеристик установленным в техническом задании.

Рекомендуемый объем гарантий изготовителя приведен в приложении 2.

1.2.    Необходимость и объем натурных испытаний гидромашин определяют но согласованию между изготовителем и потребителем.

1.3.    Натурные испытания включают в себя, как правило, измерения значений удельной энергии, расхода, электрической или механической мощности, частоты вращения и определение коэффициента полезного действия.

1.4.    При проектировании гидростанции необходимо обеспечить возможность проведения натурных испытаний и реализации методов измерения, которые должны быть полностью охарактеризованы в техническом задании на создание гилромашин.

1.5.    При невозможности обеспечения установленных в техническом задании условий проведения натурных испытаний гилромашин приемочными испытаниями следует считать модельные испытания.

2. ПОДГОТОВКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ

2.1.    Потребитель должен определить время проведения натурных испытаний, учитывая режимы работы гидростанции и условия по напору. Натурные испытания должны быть проведены в течение шести месяцев после передачи гидромашнны потребителю, если иное не предусмотрено в техническом задании.

За 2 мес до начала натурных испытаний все необходимые данные (чертежи, документы, технические задания, паспорта и отчеты по условиям эксплуатации) должны быть переданы в распоряжение организации, ответственной за проведение натурных испытаний.

2.2.    Программа и методика проведения натурных испытаний разрабатываются организацией, ответственной за проведение натурных испытаний, и согласовываются с изготовителем и потребителем.

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

© Издательство стандартов, 1991 © ИПК Издательство стандартов. 2005

С. 2 ГОСТ 28842-90

2.3.    Программа натурных испытаний, как правило, должна учитывать следующее:

1)    если в техническом задании установлено более чем одно значение удельной энергии, то необходимо установить, при каком значении или значениях удельной энергии будут выполниться натурные испытания;

2)    выбор конкретных гидромашин для проведения натурного испытания проводят по согласованию между потребителем и изготовителем;

3)    должно быть установлено количество точек плана эксперимента (режимов работы гидромаши-ны) и количество опытов в точке плана. Количество режимов зависит от сущности и объема гарантий и определяется руководителем испытания по согласованию с изготовителем и потребителем.

2.4.    Если определение мощности, отдаваемой турбиной или потребляемой насосом, проводят с помощью генератора или электродвигателя, то этот генератор или электродвигатель и их вспомогательное оборудование должен пройти соответствующие испытания. Изготовитель гилромашин имеет право присутствовать на таких испытаниях. Заверенная копия протоколов испытаний и расчетов должна быть передана изготовителю гидромашпны. Если эти результаты отсутствуют, то для предварительных расчетов характеристик гидромашпны могут быть использованы гарантированные значения потерь генератора (двигателя).

2.5.    Руководитель испытаний совместно с представителями потребителя и изготовителя до начала испытаний подвергает осмотру гидромашину и испытательное оборудование.

Осмотр должен подтвердить:

-    комплектность механического оборудования и его соответствие техническому заданию;

-    правильность градуировки показаний шкал открытиям лопаток направляющего аппарата и (или) лопастей рабочего колеса (в случае поворотно-лопастных гилромашин) или открытиям сопел и дефлекторов и правильность соотношения открытий. Шкалы должны обеспечивать достаточную точность отсчета и должны быть доступны для наблюдения на протяжении всех испытаний;

-    отсутствие посторонних предметов в водоводах;

-    отсутствие износа на особо важных деталях, особенно кавитационных повреждений рабочих колес, направляющих лопаток, сопел или прочих деталей проточной части и (или) повреждения колен лабиринтных уплотнений, которые могли бы оказать существенное влияние на КПД;

-    правильность выполнения и размещения всех отводов даатения, пьезометрических и соединяющих трубок и отсутствие в них посторонних предметов.

2.6.    До пуска гидромашины следует провести точные измерения элементов проточной части, расположенных между измерительными сечениями.

Должна быть определена главная реперная отметка, от которой будут отсчитывать уровни. Все промежуточные отметки (отметки контрольных точек) системы измерения удельной энергии должны бытьотнивелированы и привязаны к главной реперной отметке. Все отметки должны оставаться нетронутыми до тех пор. пока не будет принят окончательный отчет об испытаниях.

2.7.    Все приборы, включая электрические измерительные трансформаторы, должны иметь действующий документ о поверке или должны быть проградуированы на месте перед испытанием. Если градуировка проведена в месте испытания, то ее правильность должна быть подтверждена руководителем испытания. Все необходимые данные по поправкам и градуировочные кривые применяемых приборов должны быть представлены до начала испытания.

После завершения испытания должны быть повторены градуировки приборов, ранее проградуированных на месте испытания, если иное не оговорено в программе и методике испытаний.

2.8.    При проведении натурных испытаний ведутся протоколы испытаний, которые должны содержать:

-    станционный и заводской номера каждой испытуемой гидромашпны:

-    заводские номера приборов, а также другую информацию, необходимую дли идентификации всех приборов и мест их расположения;

-    записи положений всех игл с соплами, лопастей рабочего колеса и (или) лопаток направляющего аппарата;

-    записи показаний на каждом измерительном посту и моменты считывания показаний:

-    подписи наблюдателей;

-    место для подписи руководителя испытания.

2.9.    Показания всех приборов фиксируют одновременно по сигналу руководителя испытания. Частоту и количество отсчетов определяет руководитель испытания.

2.10.    До окончания испытания протоколы должны быть проверены и завизированы представителями потребителя и изготовителя и других участвующих в испытании организаций.

ГОСТ 28842-90 С. 3

После завершения натурных испытаний в течение двух дней все испытательное оборудование и гндромашнны могут быть предоставлены для осмотра по требованию любой заинтересованной стороны или руководителя испытания.

2.11. Как потребитель, так и изготовитель имеет право потребовать дополнительные испытания, сети возникают спорные вопросы по существу проводимых испытаний, даже после получения окончательных результатов. В этом случае претензии излагают письменно с указанием веских причин.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОМ АШИ НЫ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ

3.1.    Для определения расхода, мощности, удельной энергии воды. КПД, частоты вращения и потерь энергии могут использоваться методы, указанные в приложениях 3—6. В программе натурных испытаний должны быть установлены конкретные методы определения характеристик.

3.1.1.    Определение КПД включает совместные измерения расхода, удельной энергии воды, электрической или механической мощности и частоты вращения.

Допускается определение КПД термодинамическим методом (см. приложение 15).

При проведении натурных испытаний допускается определение КПД по результатам индексных испытаний.

3.1.2.    Для оценки мощности потока необходимо знать удельную энергию воды и массовый расход через контрольное сечение на СВД. при этом учитывают:

1)    поскольку массовый расход через контрольное сечение на СВД может отличаться от расхода через измерительное сечение, все притоки и отводы воды из системы между этими сечениями, не сни занные с нормальной работой установки, во время испытания должны быть перекрыты.

Поправка ЛP_h учитывает отборы мощности потока, необходимые для нормальной работы гидромашины.

При определении знака поправки AP_h (плюс или минус) следует учесть:

-    какое изменение (уменьшение или увеличение) мощности потока происходит между контрольными и измерительными сечениями на СВД и СНД:

-    используются ли отборы мощности потока ЯТЯ обеспечения нормальной работы гндромашнны:

2)    для опенки поправки дP_h нужно знать массовый расход отводимой или подводимой волы и соответствующие удельные энерши волы, которые могут отличаться от удельной энергии воды в гидромашине (£), особенно в многоступенчатых гидромаишиах.

Специальные измерения расходов для определения поправки ДP_h, как правило, не проводят, так как отборы воды, обеспечивающие нормальную работу ггиромашины. имеют конкретное назначение (например ятя охлаждения подшипников), поэтому соответствующие потерн мощности потока легко рассчитывают;

3)    для оценки КПД при применении термодинамического метода определение гидравлической мощности нс требуется. Однако расход воды на вспомогательные нужды необходимо учитывать (см. приложение 15).

Для измерения индекса расхода целесообразно использовать два метода (см. приложение 15).

3.2.    Для графического представления результатов ис

пытаний в в»ие кривой план эксперимента должен содержать не менее шести точек (см. черт. 1а). Каждая точка кривой является результатом одного или нескольких опытов (см. приложение I). Число наблюдений при измерении    Черт.    I

С. 4 ГОСТ 28842-90

во время опыта зависит от примененного метода измерения, но при использовании показывающих измерительных приборов в течение опыта должно быть записано не менее пяти показаний для возможности последующей статистической обработки результатов (см. приложения 8 и 9).

Пример плана эксперимента приведен в табл. I.

Длительность опыта должна быть одинаков;! для всех точек плана.

Примечание.

При определении расхода меточным методом (т. с. методом измерения времени прохождения заданного расстояния каким-либо индикатором, например красящим веществом) длительность опыта может существенно измениться в зависимости от расхода.

В этом случае целесообразно регулировать продолжительность интервала между наблюдениями так, чтобы каждое измерение содержало одинаковое число наблюдений, но нс менее пяти.

При применении метода гидроудара запись дна1раммы зависимости давления от времени начинают через 15 с после последнего наблюдения.

Таблица 1 Пример плана испытаний в терминах теории планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных

План эксперимента Наименование Номер Условия опыта Чмспо олм- Наименование Форма операции или совокупности операций точки плана (т. е. режима (параметры режима) тон и точке азана (число результата операций представления результата работы машины) Н Л> точек эксперимента) 1 Испытания: Например 8 Результат испыта- Таблица значений (чтобы ний или кривая зависимо- получить сти физических ясли- кривую) чин (характеристик) 1.1 Опыт 1 1 //, ^о, 1 Опытное значение Точка кривой 1.1.1 Измерение 1 Результаты измсрс- Число удельной энергии по- нии (измеренное зна- тока волы: некие) - первое наблюдс- нис при измерении; - второе наблюдс- нис: - п-с наблюдение 1.1.2 Измерение Результат измсрс- Число расхода воды: нии (измеренное зна- - первое наблюдс- чение) нис Результат наблюдения (показание прибо- Число - л-с наблюдение ра, запись регистрирующего прибора) 1.2. Опыт 2 и т. д. 2 н2 1

3.3. Определение характеристик гилромашины проводят одним из двух способов. Способ Л — в каждой точке плана эксперимента проводят один опыт, но результатам которого строят кривую эксперимента. Способ Б в одной или нескольких точках плана эксперимента проводят несколько опытов.

При применении способа А мерой качества измерений являются отклонения индивидуальных точек от кривой наилучшего приближения.

При применении способа Б мерой качества являются отклонения результатов отдельных опытов от среднеарифметического значения.

Если в техническом задании установлено максимальное значение КПД, то необходимые условия опытов (режимы испытаний) устанавливают после предварительных индексных испытаний.

ГОСТ 28842-90 С. 5

3.3.1.    Способ А применяют, когда необходимо получить ряд кривых для различных режимов работы или когда условия опыта не могут поддерживаться постоянными достаточно длительное время.

В программе устанавливают:

-    диапазон режимов эксплуатации, в котором необходимо провести испытания;

-    число и порядок проведения опытов:

-    частоту вращения и положение регулирующих органов гидромашины:

-    необходимость проведения дополнительных индексных испытаний.

3.3.2.    Способ Б применяют, когда условия опыта могут поддерживаться постоянными в течение длительного времени, достаточного для определения характеристик гидромашины в заданных режимах работы.

В одной и той же точке плана эксперимента должно быть проведено не менее пяти опытов. В разных точках плана эксперимента должно быть проведено одинаковое количество опытов.

В программе устанавливают:

-    число и порядок проведения опытов:

-    частоту вращения и положение регулирующих органов:

-    необходимость проведения дополнительных индексных испытаний.

3.4.    Для турбин двойного регулирования определяют оптимальное соотношение между открытиями лопаток напрактяющего аппарата и углами установки лопастей рабочего колеса. Оптимальное соотношение определяют путем проведения опытов при пяти или большем числе открытий лопаток направляющего аппарата для каждого фиксированного угла установки лопастей рабочего колеса. Оптимальное соотношение определяют либо по результатам предварительных индексных испытаний, либо по результатам определения абсолютного значения КПД.

3.5.    Испытания насосов выполняют при комбинации значений открытий направляющего аппарата и углов установки лопастей рабочего колеса, установленной в техническом задании. Для насоса двойного регулировання оптимальное соотношение между открытиями направляющего аппарата и углами установки лопастей рабочего колеса определяют в соответствии с п. 3.4. Для обеспечения необходимых условий опытов допускается применять изменение расхода путем дросселирования и (или) изменение частоты вращения.

3.6.    Для исключения влияния колебаний измеряемой величины на показания измерительных приборов при колебаниях значений измеряемой величины с частотой более I Ги применяют линейное демпфирование.

Результаты опыта считают недостоверными, если в процессе выполнения опыта произошло резкое изменение значения измеряемой величины.

Результаты опыта считают достоверными, если в процессе выполнения опыта изменения значений определяемых величин не превышали:

-    для мощностей — ± 1,5 % среднего значения;

-    для удельной гидравлической энергии — ± I % среднего значения:

-    для частоты вращения — ± 0,5 % среднего значения.

3.7.    Во время опыта отношения средних значений удельной гидравлической энергии Е и частоты вращения я к соответствующим значениям, устано&лснным в техническом задании (E_sp и n_sp), должны находиться в пределах:

Е = (0,8......1,2)    Еф

«-(0.9......1,1)    V

Отношение п/Ч~Ёдолжно находиться в пределах (0,97.....1,03)    n_sp/\E_sp.

Приведение результатов опыта к заданным условиям проводят в соответствии с приложением II.

3.8.    Для реактивной турбины кавитационный запас NPSE должен быть нс менее значения, указанного в техническом задании. Если фактическая средняя удельная энергия Е и (или) частота вращения отличаются от значений, указанных в техническом задании, необходимо иметь кривую зависимости минимальной допустимой величины отношения NPSE/E как функции от Е. Действительное значение отношения NPSE/E не должно лежать ниже этой кривой.

3.9.    Для активных турбин максимальный уровень нижнего бьефа не должен превышать значения, указанного в техническом задании.

3.10.    Обработка и оформление результатов измерений приведены в приложении 12.

С. 6 ГОСТ 28842-90

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГИД РО МАШ И Н Ы ПРИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ

4.1.    Переходный процесс (например сброс нагрузки, потеря привода и т. и.) вызывает изменения давления и частоты вращения, зависящие от типа гилромашины и от характера движения регулирующих органов (например лопаток направляющего аппарата, игл и (или) затворов). И некоторых случаях (например для насосов-турбин) могут возникать значительные по амплитуде пульсации давления, прямо не связанные с изменением режима. Возможность появлении дополнительных пульсаций отражают в техническом задании.

По возможности испытания пиромашины проводят при оговоренных наихудших условиях, которые определяют расчетным путем лдя каждой гидростанции отдельно.

4.1.1.    У большинства турбин наибольший мгновенный заброс частоты вращения возникает после сброса максимальной нагрузки.

Установившаяся разгонная частота вращения обычно не достигается, так как система защиты воздействует на регулирующие органы.

Не рекомендуется проводить испытания на установившуюся разгонную частоту вращения.

4.1.2.    Максимальное мгновенное давление на стороне высокого давлении (СВД) и минимальное мгновенное давление на стороне низкого давления (СНД) турбины возникают в процессе сброса нагрузки от номинального значения до нуля и остановки гидромашины. Минимальное мгновенное давление на СНД и максимальное мгновенное давление на СВД возникают в процессе движения регулирующего органа на открытие, начиная из закрытого положения или из положения, соответствующего холостому ходу пиромашииы.

У насосов минимальное и максимальное давление на СВД (черт. 2) и на СНД возникают после потерн привода при нормальном процессе закрытия входного затвора.

4.2.    Изменения давления и частоты вращения зависят от движения регулирующих органов, поэтому значения этих трех величин регистрируют одновременно.

Погрешность изменения частоты вращения (f_n), не должна выходить за пределы ± 1.0 %.

Для регистрации изменений давлении используют электрические преобразователи давления или индикаторы пружинного типа. Преобразователи давления должны быть нечувствительны к механическим вибрациям и должны быть установлены заподлицо со стенкой водовода. Если преобразователь не может быть установлен непосредственно в водоводе, то соединительные трубки должны быть прямыми и возможно более короткими. Трубки изготавливают из металла, применение гибких трубок не допускается. До начала измерения из соединительных тр>бок должен быть удален воздух.

Верхний предел измеряемых частот пульсаций давления устанавливают в программе. Измерительная система (включая преобразователь и соединительные трубки) должна передавать пульсации давлений, частота которых лежит ниже этого предела без искажений, вызванных демпфированием или резонансом. Пульсации давления с более высокими частотами устраняют фильтрами.

Погрешность измерения давления f_D должна быть в пределах ± 100 р ²⁵ % (где р — давление. Па).

4.3.    Обработка и оформление результатов измерений приведены в приложении 11.

ГОСТ 28842-90 С. 7

5. ОФОРМЛЕНИЕ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

Окончательный отчет о проведенных испытаниях должен включать следующие разделы:

1)    ноль испытаний;

2)    описание объекта испытании и его особенности;

3)    программа, методика и другие документы, согласованные с потребителем и изготовителем, регламентирующие порядок проведения испытаний;

4)    список исполнителей;

5)    описание вспомогательного оборудования и механизмов (трубопроводов, вентилей, затворов. подводов и отводов) и их состояния с приложением при необходимости чертежей;

6)    особенности условий эксплуатации гидромашины (например число часов работы, мощность, расход, уровни воды) со времени ввода в эксплуатацию и до начала испытаний;

7)    акт осмотра гидромашины:

8)    перечень и краткое описание всех измерительных приборов с указанием их заводских номеров и документов о поверке, градуировочных характеристик и результатов, полученных в процессе подготовки к испытаниям;

9)    пример обработки экспериментальных данных одного из опытов, начиная от результатов наблюдений до результатов опыта (точки кривой) (см. табл. 3 приложения 3).

10)    результаты всех измерений в табличной форме, включая необходимые промежуточные данные; результаты расчета значений удельной экерши воды, расхода и мощности и их приведения к условиям E_v и Пф вычисление КПД турбины или насоса;

11)    оценка случайных и систематических по1решностей измерения каждой величины и вычисление суммарной погрешности;

12)    диаграммы, показывающие основные результаты;

13)    интерпретация результатов испытания на основе полученных зависимостей:

-    для регулируемых турбин при заданной частоте вращения и при каждой заданной удельной энергии воды — КПД от мощности или КПД от расхода; мощности от расхода; расхода и мощности от открытия лопаток направляющего аппарата или сопел:

-    дтя нерегулируемых турбин или насосов при заданной частоте вращения — КПД от удельной энергии воды: расхода от удельной энергии воды (насосы) или мощности от удельной энергии воды (нерегулируемые турбины).

С целью определения комбинаторной зависимости дтя гидромашин с подвижными лопатками направляющего аппарата диаграммы зависимостей должны быть построены дтя рахтичных углов установки лопастей (лопаток).

С. 8 ГОСТ 28842-90

ПРИЛОЖЕНИЕ I Справочное

ТТ-ТМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ, ИХ ПОЯСНЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Таблица 2

Термин Пояснение Условное обозначение Единица 1. Общие термины 1.1. Испытание Экспериментальное исследование определенных свойств пиромашины — — 1.2. Опыт Воспроизведение исследуемого режима работы пиро-машины в условиях эксперимента при возможности регистрации результатов совместных измерений нескольких неодноименных физических величин 1.3. Измерение Нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств — — 1.4. Наблюдение при измерении (наблюдение) Операции, выполняемая в процессе измерений, в результате которой получают одно значение величины (показание прибора или запись регистрирующего прибора) из группы значений, подлежащих совместной обработке, ал я получения результата измерения 1.5. Сторона высокого давлении. Термины определяют две стороны пиромашины независимо от направлении потока и поэтому нс зависят СВД — Сторона низкого давлении от характера работы гидромашины СНД 1.6. Гидравлическая турбина Пшрамнчсская турбина и насос-турбина, работающие в режиме гидравлической турбины — — 1.7. Насос 2. Индексы или обозначении Аккумулирующий насос и насос-турбнна. работающие в режиме насоса 2.1. Контрольное сечение СВД Сечение СВД пиромашины, по параметрам потока в котором определены основные характеристики технического задания (см. черт. 1) 1 2.2. Контрольное сечение СНД Сечение СНД пиромашины. по параметрам потока в котором определены основные характеристики технического задания (см. черт. 1) 2 2.3. Измерительное сечение СВД Сечения, в которых проводятся и змерения. По возможности эти сечения должны совпадать с сечением 1. в противном случае измеренные величины следует привести к сечению 1 (см. приложение 4) Г. 1" 2.4. Измерительные сечении СНД Сечения, в которых проводят измерения. По возможности эти сечения должны совпадать с сечением 2. в противном случае измеренные величины следует привести к сечению 2 (см. приложение 4) 2', 2" 2.5. Индекс заданной величины Индекс, проставляемый у величины, установленной в техническом задании $р — 2.6. Обозначение Заданные предельные значения: \\\ — заданных предельных - верхнее К\\\х — значений 3. Геометрические термины - нижнее 3.1. Площадь Чистая площадь сечения, перпендикулярного направлению основного потока А М2