双牌水电站水轮机增容工程的模型验收试验（湖南省双牌水电站张小华）摘要：双牌水电站为确保增容改造工程的成功，首台机组选择先做模型试验，后制造真机，尽可能优化设计的方案。首次模型试验由于压力脉动试验等不满足合同要求，经过专家论证后，优化设计方案，再次进行模型试验。最终试验结果符合国标要求，基本满足合同要求。关键字：增容改造模型试验压力脉动技术论证根据《湖南省双牌水电站增容改造工程3#水轮发电机组及其附属设备采购合同协议书》（以下简称协议书）的要求，在北京水科院大兴试验基地的水力机械试验室TP１试验台上，以验证水轮机的水力性能等各项指标是否满足合同要求。模型试验验收引用参照的标准为：IEC60193《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验规程》和IEC609《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀损坏评定标准的规定进行》。试验单位中国水利水电科学研究院于2009年2月提交了试验大纲，于2009年10月完成了模型水轮机初步试验，并提交了试验报告。2009年10月28日至31日，双牌水电站组织验收小组见证了模型试验。由于尾水管压力脉动指标未满足合同要求，设备承制厂家浙江富春江水电设备股份有限公司（以下简称浙富公司）对设计方案进行了优化后，于2010年4月再次进行了模型试验。一、试验台简介大兴试验基地水力机械试验室共有TP1、TP2和TP3三座现代化的高精度水力机械模型通用试验台。性能测试包括水泵、水轮机、水泵-水轮机的能量、空化、压力脉动、飞逸转速、蜗壳压差及轴向水推力径向力、导叶水力矩等试验和水泵-水轮机的四象限试验。TP1试验台主要技术参数如下：试验水头范围：0～150m；试验流量范围：02.2m3/s；测流方式：电磁流量计；测功电机功率范围：540KW;测功电机转速范围：0～2600r/min试验台的重力加速度：9.8015m/s2；试验台综合误差：<0.2％；试验台重复测试误差：<0.1％；试验台水头波动误差：≤±0.5%；试验台转速波动误差：≤±0.2%；二、机组参数：1、原型机组主要参数：转轮型号：ZF45B；额定转速：107r/min；转轮直径：4.25m；最大水头：43m;额定水头：38m；最小水头：28.1m；电站所在地重力加速度：9.789m/s2；电站水密度：0.9982（20℃）；电站安装高程：128.30m；各水头的尾水位：净水头（m）28.13032343536384043尾水位（m）127.93127.93127.97128.00128.03127.98127.93127.97128.00电站装置空化系数0.34180.32010.30010.28250.27440.26680.25270.24010.22332、模型机组主要参数根据《协议书》要求，模型试验采用的模型水轮机的过流通道与原型机组模拟。模型装置转轮下面的锥管采用透明材料制作。原模型比尺：11.78；进口直径：0.3614m；蜗壳包角：345度；固定导叶数：24片；导叶相对高度：0.35D1；导叶分布圆直径：1.12D1；尾水肘管型状：圆变椭圆；尾水管高度（至导叶中心线）：2.82D1；三、模型试验根据《协议书》要求，模型试验项目包括：效率试验、出力试验、空化试验、压力脉动试验、飞逸试验、水推力试验、补气试验等。1、效率试验先进行最优效率试验，确定最优工况点，然后在能量工况下进行效率试验，绘制等开开度线与等效率线，最后还要在电站装置空化系数下进行加权平均效率试验。试验水头：H≥20m。试验水温下水的最大运动粘性系数：VM=e(-16.92+396.13/(107.41+Twm))=1.2360310-6m2/s;模型雷诺数ReuM=Dm2×√2gH/Vm=5.85×106＞2.5×106。雷诺数满足IEC规程的规定。2、空化试验试验水头：H≥20m。空化试验能量工况在尾水箱通大气条件下，然后封闭尾水箱，逐步抽真空以降低尾水箱内压力，直到效率下降了1.5％为止，临界空化系数值采用σ1。3、压力脉动试验试验水头：H≥20m。试验是在以电站导叶中心线为参考面的电站装置空化系数σp下进行的。测点位置布置在距转轮出口0.37D1处的锥管上、下游位置。共进行了28.1m、32m、35m、38m、40m和43m六个水头的压力脉动试验。4、飞逸试验试验水头：H=10m。每一导叶开度下采用转速控制模式，调节测功机转速，使水轮机输出力矩-0.2Nm≤Tm≤0.2Nm，采集该点作为单位飞逸转速n1R。导叶开度范围为8mm～26mm。5、轴向水推力试验试验水头：H≥20m。试验是在以电站导叶中心线为参考面...
