1、GB/T 15468-2006水轮机基本技术条件范围本标准规定了水轮机产品设计制造方面的性能保证、技术要求、供货范围和检验项目，并提出了其包装、运输、保管和安装运行维护应遵守的规定。本标准适用于符合下列条件之一的水轮机产品:a)功率为10 MW及以上;b)混流式、冲击式水轮机，转轮公称直径1. 0 m及以上;C)轴流式、贯流式水轮机，转轮公称直径3.3 m及以上。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
2、引用文件，其最新版本适用于本部分。GB 150钢制压力容器GB/T 191包装储运图示标志(GB/T 191-2000,egv ISO 780:1997)GB/T 2900.45电工术语水轮机、蓄能泵和水泵水轮机GB/T 3323-1987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB/T 6075. 5-2002在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第5部分:水力发电厂和泵站机组(idtISO 10816-5:2000)GB/T 8564-2003水轮发电机组安装技术规范GB/T 9239刚性转子平衡品质许用不平衡的确定(GB/T 9239-1988,egv ISO 1940-1:1986)GB/T
3、 9797-1997金属覆盖层镍+铬和铜+镍+铬电沉积层(eqv ISO 1456:1988)GB/T 10969水轮机通流部件技术条件(GB/T 10969-1996,neq IEC 60193-1:1977)GB 11120-1989 L-TSA汽轮机油(neq ISO 8068:1987)GB/T 11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T 11348. 5-2002旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组QdtISO 7919-5:1997)GB/T 11805-1999水轮发电机组自动化元件(装置)及其系统基本技术条件GB/T 12469
4、-1990焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级(neq DIN 8563 T3:1979)GB/T 15469反击式水轮机空蚀评定(GB/T 15469-1995,neq IEC 60609:1978)GB/T 17189水力机械振动和脉动现场测试规程(GB/T 17189-1997,neq IEC 60994:1991)GB/T 19184-2003水斗式水轮机空蚀评定(IEC 60609-2:1997,MOD)DL/T 443水轮发电机组设备出厂检验一般规定DL/T 507-2002水轮发电机组启动试验规程DL/T 710-1999水轮机运行规程JB/T 127。水轮机、水轮发电机大轴
5、锻件技术条件JB 4730-1992压力容器无损检测JB/T 6061-1992焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕分级JB/T 6062-1992焊缝渗透检验方法和缺陷迹痕分级GB/T 15468-2006JB/T 8660-1997水电机组包装、运输和保管规范IEC 60041水轮机蓄能泵和水泵水轮机现场验收规程IEC 60193水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收规程IEC 60545-1976水轮机验收、运行和维护说明CCH-70-3水力机械铸钢件检验规范3术语、定义和符号GB/T 2900. 45确立的以及下列术语、定义和符号适用于本标准。3. 1水电站水位3.1.1校核洪水位maximum f
6、lood levelZFL.水库遇到大坝校核洪水时，坝前达到的最高水位;即水库在非常运行情况下，允许临时达到的最高洪水位。单位:m3. 1.2设计洪水位design flood levelZFId水库遇到大坝设计洪水时，坝前达到的最高水位;即水库在正常运行情况下，允许达到的最高水位。单位:M3. 1.3正常蓄水位normal pool water levelZPL. n水库在正常运用的情况下，满足兴利要求允许充蓄并能保持的高水位(也称:正常高水位或设计蓄水位)单位:m3. 1.4最低蓄水位minimum pool water levelZPL. min在满足兴利要求的条件下，正常运行时，允许水
7、库消落的最低水位(也称:死水位)。单位:m3.1.5最高尾水位maximum tail water levelZTL在水电站校核洪水流量时，尾水管出口断面处出现的最高水位。单位:m3.1.6设计尾7k位design tail water levelZn a确定水轮机安装高程所用的尾水管出口断面处出现的水位。单位:mGB/T 15468-20063.1.7最低尾水位minimum tail water levelZFL min相应水电站给定最小流量时，水轮机尾水管出口断面处出现的水位。单位:m3.2水电站水头3.2.1电站最大水头(毛水头)maximum head of plant (gross
8、 head)HR .水电站上下游水位在一定组合下出现的最大水位高程差单位:m3.2.2电站最小水头(毛水头)minimum head of plant她Toss head)Hg mj.水电站上下游水位在一定组合下出现的最小水位高程差。单位:m3.3水轮机水头3.3.1水轮机水头headH水轮机做功用的有效水头，为水轮机进、出口断面的总单位能量差单位:m3.3.2最大水头maximum headH.电站最大水头减去一台机空载运行时引水系统所有水头损失后的水轮机水头。单位:m3.3.3最小水头minimum headH电站最小水头减去水轮机输出允许功率时，引水系统所有水头损失后的水轮机水头。单位:
9、m3.3.4加权平均水头weighted average headH在规定的运行条件下，考虑功率和工作历时的水轮机水头的加权平均值。单位:讯13. 5设计水头design headHd水轮机最优效率的水头。单位:mGB/T 15468-20063.3.6额定水头rated headH,水轮机在额定转速下，输出额定功率时所需的最小水头。单位:m3.3.7水轮机输出遥大功率的水头required minimum head of maximum outputHo m,.水轮机输出设计规定的最大功率时所需的最小水头。单位:m3.3.8最高瞬态压力maximum momentary pressureP系
10、统中指定点在规定的过渡过程下的最高表计压力。单位:MPa或kPa3.3.9最低瞬态压力minimum momentary pressureP，二】n系统中指定点在规定的过渡过程下的最低表计压力。单位:MPa或kPa3.4水轮机流，3.4. 1单位流f unit dischargeQu在1 m水头下，转轮公称直径为1 m的水轮机通过的流量。3.4.2水轮机Ykf turbine dischargeQ单位时间内流过水轮机水的体积。单位:m3/s3.4.3额定流f rated dischargeQ水轮机在额定水头、额定转速下输出额定功率所需的流量。单位:m/s3.4.4水轮机翰出最大功率时的流f d
11、ischarge of generating maximum powerQ,-.水轮机输出设计规定的最大功率时所需的最小水头下的流量。单位:m/s14. 5水轮机空栽流f no-load dischargeQoGB/T 15468-2006:.:.水轮机在额定转速下空载运行时的流量。单位:m/s水轮机转速1单位转速unit speed刀n在1 m水头下，转轮公称直径为1 m的水轮机的转速。2额定转速rated speedn,水轮机按电站设计选定的稳态同步转速。单位:r/min3比转速specific speedn,指水轮机水头为1 m,输出功率为1 kW时水轮机的转速。现定义(米千瓦制)的比转
12、速按下式计算:nX丫 F(H)令(1)式中:n,水轮机比转速;n水轮机转速，单位为转每分(r/min) ;P水轮机功率，单位为千瓦(kW);H水轮机水头，单位为米(m).3.5.4额定比转速rated specific speedn,水轮机按额定工况计算得出的比转速。3.5.5最优比转速optimum specific speed刀sd水轮机按最优工况计算得出的比转速3.5.6飞逸转速runaway speed凡run轴端负荷力矩为零时水轮机可能达到的最高稳态转速单位:r/min3.5.7最高瞬态转速maximum momentarv oversoeed刀m印日x在过渡过程下达到的最高转速。单
13、位:r/minGB/T 15468-20063.6水轮机功率3.6. 1单位功率unit power尸n在1 m水头下，转轮公称直径为1 m的水轮机输出的功率3.6.2水轮机输入功率turbine input power尸h通过水轮机的水流所具有的水力功率。单位:kW3.6.3转轮输出功率runner output power尸m转轮与轴连接处传递的机械功率。单位:kW3.6.4水轮机机械功率损失turbine mechanical power lossP,m水轮机的导轴承推力轴承(按推力负荷比例分担的部分)和主轴密封中损失的机械功率。单位:kW3.6.5水轮机功率turbine powerP
14、转轮输出功率扣除水轮机机械功率损失(P,二)后的功率(P=PM -P,.).单位:kW3.6.6额定功率rated power尸在额定水头和额定转速下由设计或合同规定的水轮机铭牌功率。单位:kW3.6.7最优工况功率optimum operating condition powerPoo在最优工况下运行时的水轮机功率。单位:kW3.6.8水轮机最大功率maximum turbine powerP.在规定的运行水头范围内，设计或合同规定的最大水轮机功率。单位:kW3.7水轮机效率3.7. 1水)l效率hydraulic efficiency叭GB/T 15468-2006转轮输出功率与水轮机输人
15、功率之比rk=Pm/P,3.7.2机械效率mechanical efficiency聪水轮机功率与转轮输出功率之比9m = P/ Pm3.7.3水轮机效率turbine efficiencyI水轮机功率与其输人功率的比值。I=(P/P0 X (Po,/P,)=叭X ry,3.7.4加权平均效率weighted average efficiency7w计算公式如下:p. =(W, +Wzzh +W,十/习W.=(习w刀/习W式中:Ik根据电站具体条件确定的不同水头与不同负荷下水轮机效率;W;与各7相对应的负荷历时或电能加权系数，艺W=100表1 W,值，4。，:(2)(3)H/mP,/MWX,X
16、zX,X,XsH,XXXXXH,XXXXXH,XXXXXH,XXXX交H,XXXXX注:H,H-HHH:为不同的水轮机水头，X Xz,X-XX:为额定功率的百分比。3.7.5最优效率optimum efficiency从,水轮机各工况中效率的最大值。3.8流道主要尺寸3.8.1混流式转轮公称直径francis turbine runner nominal diameterD,或D2D指转轮叶片进水边正面和下环相交处的直径(见图1所示)。D，指转轮叶片出水边正面和下环相交处的直径(见图1所示)。单位:mGB/T 15468-20063.8.2轴流式、斜流式和贯流式转轮公称直径kaplan,der
17、iaz and bulb turbine runner nominal diameterD1轴流转桨式、斜流转桨式和贯流转桨式指转轮叶片轴线外缘处转轮室的内径(见图1所示)。轴流定桨式指水轮机叶片外缘圆柱形转轮室的内径。斜流定桨式指水轮机叶片出水边外缘对应的转轮室的内径。单位:m3.8.3冲击式转轮公称直径impulse turbine runner nominal diameterD,指转轮水斗和射流中心线直径相切处的直径(即节圆直径见图1所示)。单位:me)图1水轮机公称直径示意GB/T 15468-20063.8.4导叶开度guide vane openinga,相邻导叶中间断面之间的最
18、短距离。单位:mm3.8.5导叶转角guide vane rotating angleY从导叶全关位置开始，导叶转动的角度。单位:(。)3.8.6喷嘴开度needle stroke距离喷针关闭位置的喷针行程。单位:mm3.8.7叶片转角blade angle中转轮叶片从设计规定的位置开始绕其轴线转动的角度。单位:(“)3.9空化空蚀磨损3.9. 1空化cavitation在流道中水流局部压力下降到临界压力(一般接近汽化压力)时，水中气核发展成长为气泡。空化为气泡的积聚、流动、分裂、溃灭过程的总称。3.9.2空蚀cavitation erosion由于空化造成的过流表面的材料损坏。3.9.3磨损
19、sand erosion含沙水流对水轮机通流部件表面所造成的材料损失。3.9.4磨蚀combined cavitation erosion and abrasion在含沙水流条件下，水轮机通流部件表面由空蚀和泥沙磨损联合作用所造成的材料损失。3.9.5空化基准面cavitation reference level工程上确定空化系数所采用的基准面，对于立轴混流式水轮机为导叶中心线的高程;对于立轴轴流转桨式水轮机为转轮叶片轴线处的高程;对于立轴轴流定桨式水轮机为转轮叶片出水边外缘处的高程:对于立轴斜流转桨式水轮机为转轮叶片轴线与转轮叶片外缘交点处的高程;对于立轴斜流定桨式水轮机为转轮叶片出水边外缘
20、处的高程;对于卧轴或斜轴反击式水轮机为转轮叶片最高点处的高程。3.9.6水轮机空化系数cavitation coefficient of hydraulic turbineGB/T 15468-2006表征水轮机空化发生条件和性能的无量纲单位系数。过去称作“气蚀系数”。3.9.7临界空化系数critical cavitation coefficienta与规定的能量下降值相联系的空化系数。可以取。,(a镇ao。其中of为效率下降1%时的空化系数，Co为效率开始下降时的空化系数。洲口1丙1一曰日1。!伟一d)图2as、 a、民的确定3. 9. 8初生空化系数incipient cavitatio
21、n coefficientGB/T 15468-2006在反击式水轮机模型试验中，由目测观察到转轮三个叶片上同时开始产生气泡时的空化系数。9.9吸出高度suction heightH水轮机所规定的空化基准面至尾水位的高程差。单位:m9.10电站空化系数plant cavitation coefficientas在电站运行条件下的空化系数。过去称为“装置空化系数”又W; = 100“电站装置空化系数”。P,/Y一P, /Y一H,H又W。(4)3.9. 11允许吸出高度permissible suction heightH_满足反击式水轮机空化和其他性能要求所需的最大吸出高度。单位:m3.9. 1
22、2排出高度discharge heightH,d竖轴冲击式为转轮节圆平面到设计尾水位的高度;横轴冲击式为转轮节圆直径最低点到设计尾水位的高度。单位:m3.9.13安装高程setting elevationZ水轮机安装时作为基准的某一水平面的海拔高程。立式反击式水轮机安装时的基准为导叶中心高程;立式冲击式水轮机安装时的基准为喷嘴中心高程;卧式水轮机安装时的基准为主轴中心高程。单位:m3. 10水轮机试验3. 10. 1模型试验model test为预测原型水轮机性能而利用模型水轮机进行的试验。3. 10.2模型验收试验model acceptance test由需方见证、为验证水轮机性能是否达到
23、合同保证和有关标准而进行的模型试验3. 10.3比尺scale ratio原型转轮公称直径与模型转轮公称直径的比值。3. 10.4综合特性曲线hill diagram绘在以单位转速和单位流量为纵横坐标系统内，表示模型水轮机效率等性能的等值曲线。对于特定电站应表示出运行范围11GB/T 15468-2006对于混流式水轮机还应表示出导叶开度、空化系数的等值线。在电站装置空化系数已确定时，还可表示出尾水管的等压力脉动线、叶片进水边正背面初生空化线、叶道涡初生线和叶道涡发展线等。对于定桨式水轮机还应表示出导叶开度、空化系数的等值线。在电站装置空化系数已确定时，还可表示出尾水管等压力脉动线。对于导叶和
24、桨叶双调节的水轮机还应表示出协联工况下导叶开度、叶片转角和空化系数的等值线。对于冲击式水轮机还应表示出喷嘴开度的等值线。3.10.5运转特性曲线performance curve绘在以水头和输出功率(或流量)为纵横坐标系统内，表示在某一转轮直径和额定转速下，原型水轮机的性能(如效率、吸出高度、压力脉动等)的等值曲线及功率限制线。3.11压力脉动3.11.1压f1脉动pressure fluctuation在选定时间间隔，内液体压力相对于平均值的往复变化3. 11.2压力脉动峰一峰值peak-peak value of pressure fluctuationH流道中某特定测点时域压力脉动最大值
25、与最小值的代数差。按97%置信度取值。单位:MWC3.11.3压力脉动相对值relative value of pressure fluctuationAH/H流道中某特定测点时域压力脉动的峰峰值与该测量水头之比3. 11.4压力脉动均方根值root-mean-square value of pressure fluctuation(pH/H)-流道中某特定测点压力脉动峰值平方的平均值的平方根。模型的取值按照IEC 60193，原型取值按照GB/T 17189(塑、月m“.。(5)坐HAH H、月M已九l一l耐、可闪.瓜从八1.阎)印(沪囚，r四厂N，11f，、下则Vh叭图3压力脉动均方根值的
26、确定11.5叶道涡channal vorties发生在混流式水轮机转轮叶片与上冠交接处并从叶片间流出的涡带。12GB/T 15468-2006技术要求4. 1一般要求4.1.1水轮机的设计、制造应根据水电站的特点和基本参数优选水轮机的型式和主要参数，保证水轮机安全、可靠、稳定运行。4. 1.2水轮机的设计必须考虑到水电站厂房布置、运行检修、运输条件、制造能力的要求以及与水轮发电机、调速器、进水阀等的相互关系。4.1.3水轮机产品的技术要求应包括下列水电站参数:校核洪水位(m);设计洪水位(m);正常蓄水位(m);死水位(m);最高尾水位(m);设计尾水位(m);最低尾水位(m);尾水位和流量关
27、系曲线;电站最大水头(m);电站最小水头(m);额定水头(m);加权平均水头(m);过机水质(含沙量、粒径级配、矿物成分、水中含气量、pH值、水温等);气象条件(多年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、多年平均相对湿度等);地震加速度;运行特点及要求(如调峰、调频、调相以及年平均起停次数等);引水系统参数;单机功率和台数;单机最大功率(若有);水轮机安装高程(m);重力加速度(m2/s).4. 1.4水轮机设计应给出其型式、布置方式、型号和以下基本参数:设计水头(m);最大水头(m);最小水头(m);额定水头(m);额定转速(r/min) ;飞逸转速(r/min) ;额定比转速(m “ kW
28、);额定流量(m0/s);额定功率(MW);最优工况时的功率(MW);最大功率(MW);加权平均效率(%);额定点效率(%);GB/T 15468-2006最优效率(%);输出最大功率时的最小水头(m)(若有);输出最大功率时的最大流量(m/s)(若有);转轮公称直径D,或D, (mm) ;导叶开度(mm)或转角(。);转轮叶片转角范围(“)(适用于转桨式、斜流式和贯流式水轮机);允许吸出高度(m)(适用于反击式水轮机);临界空化系数(适用于反击式水轮机);初生空化系数(适用于反击式水轮机);电站空化系数(适用于反击式水轮机);最高瞬态压力(MPa) ;最低瞬态压力(MPa) ;最高瞬态转速(
29、r/min) ;射流直径(mm)适用于冲击式水轮机);喷嘴开度(mm)适用于冲击式水轮机);每个转轮的喷嘴数(适用于冲击式水轮机);排出高度(m)(适用于冲击式水轮机);水轮机估算总质量(t).4.1.5水轮机设计还应给出下列技术文件:水轮机模型综合特性曲线和原型运转特性曲线;技术保证值(详见第5章);与水轮机配套的调速器、油压装置、自动化系统及进水阀的技术规范和要求(若有);水轮机各主要部件的结构和材料说明;水轮机各大件的运输、起重限制尺寸和质量;其他技术要求。4.1.6反击式水轮机的效率修正按附录A中的公式进行修正;冲击式水轮机的效率一般不修正，若修正则按照附录B进行。4.2主要部件的结构
30、和材料4.2.1结构设计的一般要求4.2.1.1水轮机通流部件应符合GB/T 10969的要求。4.2.1.2水轮机结构应做到便于拆装、维修，方便易损部件的检查和更换水轮机必须保证在不拆卸发电机转子、定子和水轮机转轮、主轴等部件的情况下更换下列零部件:a)水轮机导轴承瓦、冷却器和主轴密封b)反击式水轮机导水机构接力器的密封及活塞环、导水机构的传动部件、导叶轴径密封件及保护元件。c)转桨式水轮机应能在不拆卸转轮叶片的情况下更换转轮叶片的密封零件d)冲击式水轮机的喷嘴、喷针及折向器等。e)对于多泥沙的电站，对水轮机拆修有特殊要求时，按供需双方商定的技术协议或技术条款执行。4.2.1.3水轮机标准零
31、部件应保证其通用性。采用摩擦传动的转轮，以及喷嘴、喷针应能互换4.2.1.4反击式水轮机宜在通流部分的适当部位，设置用相对效率法测量相对流量和压力脉动的测点，其位置应与模型模拟4.2.1.5水轮机转轮宜采用不锈钢材料制造水轮机的其他易空蚀部件宜采用抗空蚀材料制造或采14GB/T 15468-2006用必要的防护措施。若空蚀部位采用堆焊不锈钢时，加工后的不锈钢层厚度不应小于3 mm.4.2.1.6竖轴水轮机转轮公称直径为3.3 m或以上时，水轮机室顶部宜设置起吊设施4.2.1.7转轮应做静平衡试验。静平衡后应符合GB/T 9239中的G6. 3级的要求。4.2. 1.8立式水轮机轴向间隙应保证在
32、发电机顶转子时转动部分能上抬到所需要的高度。4.2. 1.9水轮机在各种运行工况时，其稀油润滑的导轴承的轴瓦最高温度不应超过700C ;卧式水轮机的径向推力轴承轴瓦最高温度不超过700C。油的最高温度不超过650C e4.2. 1. 10反击式水轮机的导水机构必须设有防止破坏及事故扩大的保护装置，其导叶的水力矩在全开至接近空载开度间应有自关闭趋向。并有全关和全开位置的锁定装置。4.2. 1. 11水轮机应设置必要的防飞逸设施水轮机允许在最高飞逸转速下持续运行时间应不小于配套发电机允许的飞逸时间，并保证水轮机转动部件不产生有害变形。4.2. 1. 12导叶端部与之相应的抗磨板之间宜有硬度差异4.
33、2.1.13水轮机的顶盖排水设施，应有备用设备轴流式水轮机必要时应有双重备用，主用和备用设备宜采用不同的驱动方式。排水设备应配备可靠的水位控制和信号装置。4.2. 1. 14蜗壳及尾水管的形状和尺寸应结合水电站厂房布置的需要进行设计，并进行模型试验或技术论证，提供模型试验的水压脉动值和频率值。4.2. 1. 15反击式水轮机蜗壳设计中应考虑需方所提供的周围混凝土可承受的最大允许应力及埋人期间的内部压力。座环设计中应考虑由座环支撑的混凝土重量和其他垂直的负荷。4.2. 1. 16水轮机进水阀后的蜗壳进口段顶部和卧式水轮机的蜗壳顶部应设置自动排气、补气装置。4.2. 1. 17水轮机应设置观察孔和
34、进人门，蜗壳上的进人门不宜小于0600 mm，尾水管上进人门尺寸不宜小于0600 mm或600 X 600 mm，采用方形进人门时，四角应倒圆，进人门的下侧应设验水阀。在进人门处，应按GB 150钢制压力容器的要求进行补强。进人门、观察孔的位置、数量、尺寸由供需双方商定。4.2. 1. 18立式反击式水轮机尾水管内应设置易于拆装的、有足够承载能力的、轻型检修平台。冲击式水轮机机坑内的稳水栅应有足够的强度，以便于水轮机转轮、喷嘴等的拆装和检修。4.2. 1. 19当有调相运行要求时应设置调相压水进排气装置。4.2. 1.20水轮机及其辅助设备需进行耐压试验的部件除需在工地组焊的部分外，均需按试验
35、压力在厂内进行耐压试验，耐压试验的压力为设计压力(包括升压)的1. 5倍。试压时间应持续稳压10 min受压部件不得产生有害变形和渗漏等异常现象。反击式水轮机的金属蜗壳和冲击式水轮机的配水管可根据合同要求进行水压试验4.2. 1.21水轮机设备配备的仪表(见附录C)，应安装在专门的盘柜上。4.2. 1.22水轮机自动化元件及系统应符合GB/T 11805-1999中的有关规定。如水轮机要实现计算机监控并要求监测振动和蠕动时由供需双方商定并提供成组调节的接口。4.2. 1.23水轮机自动控制系统应能安全可靠地实现以下基本功能:a)正常开机和停机;b)在系统中处于备用状态，随时可以启动投人;c)从
36、发电转调相或由调相转发电运行(当有调相要求时);d)当运行中发生故障时能及时发出信号、警报或停机;e)凡由计算机控制的水电站各机组应能实现成组调节。水轮机应能自动保持在给定的负荷范围内稳定高效率运行;冲击式水轮机投人的喷嘴及其数量应能自动切换，并保持在稳定和高效率运行。4.2. 1.24发生(但不限于)下列情况之一时，水轮机应能自动紧急停机:a)转速超过过速保护值;b)压油罐内油压低于事故低油压;I弓GB/T 15468-2006c)导轴承温度超过允许值时;d)水润滑导轴承的润滑水中断时;e)机组突然发生异常振动(当设有振动测量装置时);f)其他紧急事故停机信号;9)在运行中控制电源消失时。4
37、.2.2工作应力和安全系数4.2.2. 1水轮机结构设计中应进行安全性能分析，对经受交变应力、振动或冲击力的零部件，设计时应留有安全余量。在所有预期的工况下，都应具有足够的刚度和强度。4.2.2.2部件的工作应力可采用经典公式解析计算，也可采用有限元法分析计算，对结构复杂的重要部件建议采用有限元法分析计算。4.2.2.3水轮机部件的工作应力应按工况分别考核，分为正常运行工况和特殊工况，其中正常运行工况是指机组正常工作状态下所发生的各种载荷工况，特殊工况是指打压试验、飞逸、导叶保护装置破坏等非正常工况。4.4.2.4所有部件的工作应力不得超过规定的许用应力。其中正常工况条件下采用经典公式计算的断
38、面应力不大于表2规定的许用应力，特殊工况条件下采用经典公式计算的断面应力不大于材料屈服极限的2/304.2.2.5对于承受剪切和扭转力矩的零部件，铸铁的最大剪应力不得超过21 MPa，其他黑色金属最大剪应力不得超过许用拉应力的70，但其中机组主轴和导叶轴的最大剪应力不得超过许用应力的60%,4.2.2.6当要求有预应力时，螺栓、螺杆和连杆等零部件均应进行预应力处理，零部件的预应力不得超过材料屈服强度的7/8.螺栓的荷载不应小于连接部分设计荷载的2倍。轰2部件正常饭行工况许用应力MPa材料名称许用应力拉应力压应力灰铸铁U. T. S/1070碳素铸钢和合金铸钢U. T. S/5或Y. S/3U.
39、 TS/5或Y. S/3碳钢锻件Y. S/3Y. S/3主要受力部件的碳素钢板U. T. S/4U. T. S/4高应力部件的高强度钢板Y. S/3Y. S/3其他材料U. T. S/5或Y. S/3U. T. S/5或Y. S/3注1 , U. T. S为强度极限.注2 ; Y. S为屈服极限。4.2.2.7由有限元方法得到的应力分析结果，局部应力值可超出上述许用应力值，但需经需方认可。并且在正常工况条件下最大应力不得超过材料屈服强度的2/3，特殊工况条件下最大应力不得超过材料的屈服强度。4.2.2.8混流式和转桨式水轮机转轮叶片在预期的最大荷载条件下正常运行时，转轮各部位最大应力不应超过材
40、料屈服极限的1/5;在最高飞逸转速时，最大应力不应超过材料屈服极限的2/5。冲击式转轮在预期的最大荷载条件下正常运行时，转轮各部位最大应力不应超过材料屈服极限的1/18。并应进行疲劳强度核算。4.2.2.9主轴最大复合应力S二的定义为:Sm=(S2+3 T2 )v2，其值不应超过材料屈服极限的1/4e16GB/T 15468-2006式中，5为由于水力、动载荷和静载荷引起的轴向应力和弯曲应力的总和;丁为水轮机最大功率时的扭转切应力。按上式计算出最大复合应力Sm。并计人应力集中后出现的最大应力不应超过材料屈服极限的2/5。且水轮机在最大出力时主轴扭转切应力不应超过42 MPa。横轴贯流式水轮机主
41、轴应进行疲劳强度核算。4.2.3材料和制造要求4.2.3.1水轮机主要结构部件的铸锻件应符合CCH-70-3及JB/T 127。标准或合同规定的相应标准。重要铸锻件应有需方代表参加验收。上述标准中认为是重大缺陷的缺陷处理应征得需方同意。4.2.3.2经过考试合格的并持有证书的焊接人员才能担任主要部件的焊接工作。主要部件的主要受力焊缝应进行100%的无损探伤。应符合GB/T 3323-1987,GB/T 11345-1989,GB/T 12469-1990,JB 4730-1992,JB/T 6061-1992,JB/T6062-1992标准或合同规定的相应标准。4.2. 3.3水轮机设备表面应
42、有防锈涂层。并应规定:a)表面处理的要求;b)对漆及其他防护保护方法和其使用说明;C)发运前和在工地时的使用要求;d)涂层数;e)每层膜厚和总厚;f)检查和控制质量规定。对装饰性电镀层应符合GB/T 9797-1997的规定。4.2.3.4凡是与水接触的紧固件均应采用防锈或耐腐蚀的材料制造或采取相应措施4.2.3.5采用巴氏合金的轴瓦，其与瓦基的结合情况应进行100%超声波检查，接触面应不小于95%,且单个脱壳面积不大于I%;表面用渗透法探伤应无缺陷。4.3不同型式水轮机的特定要求4.3. 1混流式水轮机4.3.1.1为保证水电站的安全运行和转轮等过流部件的寿命，水轮机不宜在保证范围外运行。4
43、.3. 1.2转轮和固定导叶等主要过流部件的固有频率应与各种水力激振频率错频。4.3.1.3中高水头的混流式水轮机可采用从顶盖引取上密封的漏水，作为机组冷却水。4.3. 1.4高水头混流式水轮机要有防抬机措施。4.3. 1.5混流式水轮机应设置减轻振动的自然补气装置，或采取其他措施。4.3.1.6混流式水轮机转轮优先采用铸焊结构，叶片可为铸件或模压成型。叶片翼型宜采用数控加工。4.3.2轴流式水轮机4.3.2. 1转轮室应具有足够的刚度。转轮室的易空蚀部位宜采用不锈钢制作。4.3.2.2应设置可靠的防抬机和止推装置。4.3.2.3在转轮叶片上不宜开吊孔。4.3.2.4转轮叶片的外缘宜设置裙边。
44、转轮叶片外缘与转轮室之间的单边间隙不宜大于。%4.3. 2. 5转轮叶片的操作机构应动作灵活。协联装置应准确可靠。转轮叶片密封的漏油量应符合表3的要求，不允许水通过转轮密封进人转轮体的供油腔内。表3每小时单个桨叶密封装里漏油1t转轮直径nlln3 000(D, 100-250250-375375-750振动允许值(双振幅)立式机组顶盖水平振动90705030立式机组顶盖垂直振动110906030卧式机组水轮机轴承的水平振动120100100100卧式机组水轮机轴承的垂直振动110907050注:振动值系指机组在除过速运行以外的各种运行工况下的双振幅值.5.5.3在正常运行工况下，主轴相对振动(
45、摆度)应不大于GB/T 11348. 5-2002图A.2中所规定的B区上限线(见附录D)，且不超过轴承间隙的750o e5.5.4水轮发电机组轴系的临界转速应由水轮机和水轮发电机供方分别计算确定，轴系的第一阶临界转速应不小于最大飞逸转速的120%.5.6最离瞬态转速和最高、最低瞬态压力机组甩全部或部分负荷时，蜗壳内压力升高值、尾水管内压力降低值和水轮机转速升高值不应超过设计值。5.7导叶或喷嘴的漏水f:5.7.1在额定水头下，圆柱式导叶漏水量不应大于水轮机额定流量的3%00圆锥式导叶漏水量不应大于水轮机额定流量的4%,5.7.2冲击式水轮机新喷嘴在全关时不应漏水。5.8噪声水轮机正常运行时，
46、在水轮机机坑地板上方1 m处所测得的噪声不应大于90 dB(A)，在距尾水管进人门1 m处所测得的噪声不应大于95 dB(A)，冲击式水轮机机壳上方1 m处所测得的噪声不应大于85 dB(A)，贯流式水轮机转轮室周围1 m内所测得的噪声不应大于90 dB(A).5.9水推力应对水轮机在各种运行工况下的最大正向水推力和最大反向水推力作出保证。5.10转轮裂纹保证供方应在设计制造过程中采取措施，保证产品质量。在合同规定的保证期和稳定运行范围内保证转轮不产生裂纹。5. 11可靠性指标在一般水质条件下，水轮机应具有以下可靠性指标:水轮机大修间隔期不少于5年无故障连续运行时间不少于20 000小时。水轮
47、机平均寿命不少于40年。6供货范围和备品备件6. 1供货范围6.1.1水轮机:从与发电机轴连接的法兰盘开始(联接螺栓和保护罩由发电机厂供给)。包括转轮、主轴、轴承、机壳、座环(管形座)、导水机构、金属蜗壳、机坑里衬、尾水管金属里衬、排水装置及其他配套设备等。当冲击式水轮机在安装高程低于汛期尾水位发电时，应提供压低转轮室水位的压缩空气接口。6. 1.2压力引水设备:从电厂引水钢管末端至水轮机蜗壳进口的连接短管，凑合节及其法兰和连接螺20GB/T 15468-2006栓、伸缩节、伸缩节连接法兰等，由供需双方商定。6.1.3水力观测仪表和自动化元件:包括水轮机及其辅助设备在运行中需要监测的各种压力、
48、温度、真空、流量、转速、振动、摆度仪表和有关盘柜。油、气、水管路上为满足自动控制的各种差压信号计，液位信号计，示流信号器或流量变送器，温度信号器，各种液压、气压元件，电器控制元件、保护元件，行程信号器、测速设备和合同规定的各种变送器，以及机坑内各元件与设备的联接电缆，供至机坑端子箱。6.1.4管路及其配件:成套设备中各单项设备之间所需的油管、气管、水管、主轴密封滤水器、连接件和支架等。竖轴反击式水轮机的非成套设备供至设备的第一对法兰处或接力器法兰处，并提供成对法兰贯流式水轮机的非成套设备供至水轮机进人孔外1 m处和接力器法兰处，并提供成对法兰。6. 1.5竖轴反击式水轮机的尾水管内应成套供给易
49、于装拆的有足够承载能力的轻便检修平台。6. 1.6安装和检修所需的专用工具、特殊工具。6. 1.7原型水轮机验收试验所需的仪表和设备由供需双方商定。6. 1.8调速器、油压装置、漏油装置及进水阀(包括配套设备)等的供货范围另定。6.2备品、备件水轮机备品备件的项目和数量按照附录E中表E1,E2,E3,E4规定执行，或由供需双方在合同中规定。资料与图纸7. 1交付时间和数f供方应向需方提交图纸资料，交付时间和数量在合同中规定。一般情况下，其数量为每电站第一台机供6套，以后各台机供4套。另向电站设计单位提供电站技施设计所需的图纸资料5套。并向需方和电站设计单位提供合同中规定的最终图纸资料的电子文件。7.2主要项目7.2. 1水轮机及其辅助设备布置图，调节保证计算结果。7.2.2水轮机的总装图，蜗壳、尾水管的单线图，各水轮机部件的组装图和易损部件的加工图，水轮机及其辅助设备的管路布置图、基础图和埋件图等。7.2.3水轮机的模型综合特性曲线和运转特性曲线图、导叶开口或转角或喷嘴开度与接力器行程关系图、基础受力资料、水轮机的其他重要计算结果等。7.2.
