水力机械基本概念与质量检测

第一章绪论

第一节水力机械基本概念

水力机械：以液体为工作介质和能量载体的机械设备。

容积式水力机械工作腔数量与容积、静压力

叶片式水力机械能量转换、力、水轮机、水泵

叶片式水力机械的分类

第二节水力机械质量检测的目的与意义

1、为水力机组运行提供最可靠的技术资料，有效指导生产；

2、检验水机理论、计算方法；

3、鉴定水力机组制造质量；

4、鉴定水力机组安装质量；

第三节水力机械质量检测的内容

1、投运前材料、尺寸、安装过程

2、投运后效率、过渡过程、稳定性、力特性、空蚀与磨损、启动

第四节常用传感器与检测仪器

常用传感器的选用

分类

1、按被测物理量位移、速度、温度、力、加速度

2、按传感器工作原理机械、电气、辐射

3、按信号变换特征物性型、结构型

4、按传感器与被测量之间的关系能量转换型、能量控制型

5、按传感器输出量的性质模拟式、数字式

性能

1、量程最大与最小输入量的范围

2、精确度测定值与真值附和的程度

3、灵敏度稳态输出量变化与输入量变化的比值

4、线性度输出与输入之间的关系曲线与选定的工作曲线的偏离

程度

5、迟滞小到大与大到小，输出不一致的程度

6、重复性多次变动所得不一致的程度

7、零点漂移在零状态下，输出值的漂移。时间、温度

8、动态特性随时间变化的输入量的响应特性

选用原则

1、确定传感器的类型对象、环境

2、灵敏度的选择信噪比高、方向性

3、频率相应特性频率相应高，可测的信号频率范围就宽。

4、线性范围线性范围宽，量程大

5、稳定性率定

6、精度精度越高，价格越贵

常用传感器的性质

常用检测仪器

1、超声波探伤仪工件内部探伤

2、千分表长度测量

3、粗糙度仪表面粗糙度 TR100粗糙度仪

4、声级计噪声测量声压级（L、A）

第二章材料试验

材料力学试验拉伸试验

1、抗拉强度拉断前的最大应力值

2、屈服强度下屈服点的应力值

3、弯曲垂直外力、加荷方式、试件断面、跨距

4、延伸率延伸、残余延伸率、非比例延伸率、总延伸率

塑性材料、脆性材料

5、抗冲击韧性定义、单位、

冲击韧度取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有关。不同类型和尺寸的试样，不能直接比较。

6、硬度

7、剪切试验一对方向相反距离很近的横向力作用、错动变形探伤内部的裂纹或缺陷的无损检测

第三章尺寸检测

几何形状与型线

1、叶片进口型线和头部形状

2、叶片出口型线和头部形状

3、叶片进口角度

4、叶片进口节距

5、叶片出口开度

形位公差形状公差、位置公差

粗糙度测量转轮表面单位：μm

第四章安装调试

安装过程检测

1、机组轴线垂直度偏差

2、导轴承轴瓦间隙

3、发电机定、转子圆度 1米 16个测点±4% 启动调试检测

1、机组充水试验

2、机组空载试运行

①机组机械运行检查

②调速器调整试验

③停机试验

④ 机组过速试验 ⑤ 发电机升压试验 3、

机组并网及负载下的试验

① 机组带负荷试验 ② 机组负荷下调速器试验 ③ 机组甩负荷试验

第五章水力机械效率

原型效率试验的目的

1、 提供最基础最重要的技术资料 动力特性

2、 鉴定水轮机的效率特性 水轮机效率与出力的关系曲线、流量与机组出力关系曲线、机组出力与耗水率关系曲线与模型试验换算的效率特性曲线比较，验收机组

3、 率定蜗壳流量计的流量系数 K 值，方便以后流量测量与在线监测

4、 鉴定水轮机的其他特性 汽蚀、机组振动、尾水管压力脉动。机组改造

试验原理

水力机械的效率：有用功(功率)与总功之比，或者描述为输出功率与输入功率的比值。

水轮机功率：水轮机轴功率与水流功率的比值。 水泵功率： 水泵轴功率与输入电功率的比值。 试验方法

除去用热力法直接测量以外，其他以流量测量的方法为依据。 水轮机的效率可用下式表示：

QH

P

81.9=

η

其中：P ——水轮机输出功率(kw)；

Q ——水轮机流量(m3/s)； H ——水轮机水头(m)。

水泵装置的综合效率。

电

P gQH

ρη=

ρ——水的密度，kg/m 3 g ——当地的重力加速度，m/s 2

Q ——流量，单位时间内通过泵体的水体体积，m 3/s

H ——水泵的总扬程，装置扬程是进口处水位高程与出水管出口处水位高程之差，m

P 电——电机的输入功率，kW

流量测量的方法

流速仪法、水锤法、示踪法、蜗壳差压法、超声波法、堰测法、毕托管法、相对法等

试验准备工作 1、 技术资料的准备 2、 现场检查

3、 测试段管道的几何尺寸 精确测量

4、 仪器设备 标记和率定

5、 组织工作 领导小组、指挥机构、测试人员

流量测量

流速仪法测流量

流速仪法实质是流速面积法。它要求把若干部流速仪分布在明渠或封闭式管道的某一个适当横断面的指定点上, 然后测量水流速度, 并将所有测取的流速选行积分, 这样可以得到流量。

机组在试验期间的要求：水流均匀稳定；水质应足够清洁；水中不溶解或悬浮的物质不得影响仪器仪表测量的准确度。这种测量方法计算流量的前提是假定流速分布（尤其是边壁附近的速度分布)接近已知的规律。因此，流速仪法的关键问题是如何选择合理的测量断面, 使之较好地符合上述要求和实际水流流态。

1. 测量原理

（1）测定测流断面的尺寸, 以确定断面面积。该断面应选择在垂直于管轴线的直管段内；

（2）确定测流断面上测点的位置；

（3）测量断面内所有测点的流速的轴向分量, 并确定其流速分布曲线。流速分布曲线的误差，主要取决于断面内测点的数目和位置及其流速分布曲线的形状；

（4）从上述的测量结果可确定测流断面的平均流速；

（5）计算管道内的过流量, 它等于测流断面面积和平均流速的乘积。

流量测量原则和要求

1. 水流的稳定性

在压力管道内进行流量测定时,水流流动应是净水（水中不应带有不适当数量的悬浮物、冰块及其它异物），属满管流、处于稳定条件下。而且水流没有长周期的脉动, 因而认为管道内的水流为稳定流。

若功率和水头变化较大或突然发生变化, 则须重新进行试验。

2. 漏水和渗水

在试验期间,测流断面与机组进出口之间的管道内,不允许存在漏水、渗水及分流现象。此外,还要观测记录测流断面和被试机组之间管道内的调压井的水位变化, 并相应地校正其计算流量。同时在测流断面和被试机组之间的管道内取用