ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ПНСТ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ    _

НАЦИОНАЛЬНЫЙ    '

СТАНДАРТ    2015

МЭК 60193(1999)

ТУРБИНЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ, АККУМУЛИРУЮЩИЕ НАСОСЫ И ТУРБОНАСОСЫ

Приемочные испытания на модели

IEC 60193:1999 Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines Model acceptance tests

(IDT))

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2016

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) и Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» (ОАО «НИИЭС») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного 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 23 июня 2015 г. № 22-пнст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60193(1999) «Гидравлические турбины, аккумулирующие насосы и турбонасосы. Приемочные испытания на модели» (IEC 60193:1999 «Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines. Model acceptance tests»).

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

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТР 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за девять месяцев до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 123007. г. Москва, ул. Шеногина. д. 4 ив Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: Ленинский проспект. д. 9. Москва В-49, ГСП-1, 119991.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты» и журнале «Вестник технического регулирования». Уведомление будет размещено также на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

© Стандартинформ. 2016

Настоящий стандарт не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

7

1.3.3.6 Специальные термины в области энергии

В международной системе единиц масса (кг) является одной из основных величин. Энергия, отнесенная к единице массы, известная как удельная энергия, используется в этом стандарте в качестве основного термина. Она заменяет термин напор - удельная (отнесенная к единице веса) энергия потока жидкости в данной точке. У термина «напор» есть недостаток, связанный с тем, что вес - это сила, которая зависит от значения ускорения силы тяжести g в данной точке, которое изменяется в зависимости от широты и высоты. Однако, термин «напор» все еще применяется вследствие своего широкого распространения.

10

ПНСТ 47-2015

₀₎ /

Уровень отсчета

(уровень моря)-О

0^е < а < 90*

Рисунок 5 - Контрольный уровень машины

ПНСТ 47-2015

Содержание

1    Общие правила.............................................................................................................................................1

1.1    Область применения и объекты...........................................................................................................1

1.2    Нормативные ссылки.............................................................................................................................2

1.3    Термины, определения, обозначения и единицы измерений.............................................................3

1.4    Характер и степень гарантий, связанных с гидравлической производительностью......................17

2    Проведение испытаний..............................................................................................................................20

2.1    Требования к испытательной установке и модели............................................................................20

2.2    Проверка габаритов модели и опытного образца натурной машины..............................................23

2.3    Гидравлическое подобие, условия и порядок проведения испытаний............................................39

2.4    Введение в методы измерений...........................................................................................................54

2.5    Физические свойства...........................................................................................................................55

3    Основные гидравлические характеристики. Методы измерения и результаты.....................................60

3.1    Снятие/запись и обработка данных....................................................................................................60

3.2    Измерение расхода..............................................................................................................................66

3.3    Измерение давления...........................................................................................................................73

3.4    Измерение уровня свободной поверхности воды.............................................................................80

3.5    Определение Е и NPSE......................................................................................................................82

3.6    Измерение крутящего момента вала..................................................................................................92

3.7    Измерение скорости вращения..........................................................................................................98

3.8    Обработка результатов испытаний.....................................................................................................98

3.9    Анализ ошибок...................................................................................................................................118

3.10    Сравнение с гарантиями.................................................................................................................123

4    Дополнительные данные о работе оборудования. Методы измерений и результаты........................129

4.1    Введение в измерение дополнительных данных............................................................................129

4.2    Получение и накопление данных для измерения    пульсирующих параметров.............................130

4.3    Пульсации давления..........................................................................................................................133

4.4    Пульсации крутящего момента вала................................................................................................145

4.5    Осевое и радиальное усилие............................................................................................................146

4.6    Гидравлические нагрузки на испытываемые компоненты..............................................................153

4.7    Испытание в расширенном операционном диапазоне...................................................................164

4.8    Измерение дифференциального давления в пошаговых испытаниях опытного образца натурной машины..............................................................................................................................................168

Приложение А (справочное) Безразмерные величины.............................................................................170

Приложение В (справочное) Физические величины.................................................................................172

Приложение С (справочное) Вывод уравнения для удельной гидравлической энергии турбины_________177

Приложение D (справочное) Влияние плотности воды р^ на измерения и калибровку......................179

Приложение Е (справочное) Порядок проведения испытаний и расчетов.............................................180

Приложение F (обязательное) Масштабирование КПД (гидравлической эффективности)

реактивных машин.............................................................................................................183

Приложение G (обязательное) Вычисление угонных характеристик опытного образца

натурной машины с учетом трения и вентиляционных потерь агрегата......................188

Приложение Н (справочное) Пример определения оптимально плавной кривой:

метод отдельных сегментов..............................................................................................189

III

ПНСТ 47-2015

Приложение J (справочное) Примеры анализа источников ошибки и оценки погрешности.................191

Приложение К (обязательное) Масштабированная эффективность для ковшовых турбин Пептона.....195

Приложение L (обязательное) Анализ случайной погрешности для испытания

при постоянных рабочих условиях...................................................................................198

Приложение М (обязательное) Расчет числа Тома для станции о_р,.......................................................201

Приложение N (справочное) Детальная блок-диаграмма удельной гидравлической энергии,

расхода и мощности...........................................................................................................203

Приложение Р (справочное) Библиография..............................................................................................205

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

национальным стандартам Российской Федерации и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам.....................................................................................206

IV

ПНСТ 47-2015 МЭК 60193(1999)

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ

ТУРБИНЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ, АККУМУЛИРУЮЩИЕ НАСОСЫ И ТУРБОНАСОСЫ Приемочные испытания на модели

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines Model acceptance tests

Срок действия — с 2016—07—01 по 2019—07—01

1 Общие правила

1.1 Область применения и объекты

1.1.2    Область применения

Настоящий стандарт применяется для лабораторных испытаний моделей любого типа активных или реактивных гидравлических турбин, насосов или насос-турбин.

Настоящий стандарт распространяется на модели машин с единичной мощностью более 5 МВт или диаметром более 3 м. Описанные в стандарте процедуры для машин с меньшей мощностью и меньшими габаритами обычно не применяются, однако по договоренности между покупателем и поставщиком им можно пользоваться и в этом случае.

В настоящем стандарте термин «турбина» включает насос-турбину, работающую в турбинном режиме, а термин «насос» включает насос-турбину, работающую в насосном режиме.

Настоящий стандарт не рассматривает вопросы коммерческого характера, за исключением тех, которые неразрывно связаны с проведением испытаний. Настоящий стандарт не рассматривает отдельные детали, механические свойства компонентов машин, если они не влияют на производительность модели, или соотношение производительности модельной и натурной машин.

1.1.3    Объекты

Настоящий стандарт содержит классификацию приемочных испытаний модели гидравлических турбин, насосов и насос-турбин, которые должны подтвердить соответствие основных гидравлических характеристик договорным условиям.

Настоящий стандарт также содержит правила проведения испытаний в случаях, если любая из фаз испытаний оспаривается сторонами договора.

Основными задачами стандарта являются:

-    определение используемых терминов и понятий;

-    описание методов испытаний и измерений в зависимости от вида гидравлических моделей;

-    описание методов численной обработки результатов и сравнения их с гарантиями (договорными условиями);

-    определение гарантий, на которые распространяется данный стандарт;

-    определение формы, содержания и структуры заключительного отчета о проведении испытаний.

Гарантии могут быть предоставлены одним из следующих способов;

-    гарантии производительности опытных образцов натурной машины, рассчитанные по результатам испытаний модели с учетом масштабного эффекта;

-    гарантии производительности модели турбины.

Дополнительные данные о производительности турбин могут быть использованы при проектировании или эксплуатации натурных гидравлических машин только в качестве рекомендации или инструкции для пользователя (4.1).

Приемочные испытания модели рекомендуется проводить в том случае, если условия проведения приемочных испытаний не позволяют проверить договорные гарантии параметров опытных образцов натурной машины.

Стандарт может применяться для проведения испытаний модели и для других целей, например, для сравнительных испытаний или научно-исследовательских работ.

Издание официальное

В случае противоречия между настоящим стандартом и любым другим стандартом, предпочтение отдается положениям настоящего стандарта.

1.2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

МЭК 60041:1991 Турбины гидравлические, гидроагрегаты ГАЭС и турбонасосы. Полевые приемочные испытания для определения пропускной способности (IEC 60041:1991, Field acceptance test to determine the hydraulic performance of hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines)

МЭК 60609:1978¹ > (IEC 60609:1978. Cavitation pitting evaluation in hydraulic turbines, storage pumps and pump turbines)

МЭК 60609-2:1997²» Турбины гидравлические, гидроагрегаты ГАЭС и турбонасосы. Оценка кавитационного питтинга. Часть 2. Оценка в турбинах Пептона (IEC 60609-2:1997, Cavitation pitting evaluation in hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines - Part 2: Evaluation in Pelton turbines)

МЭК 61366²» Гидротурбины, гидроагрегаты ГАЭС и турбонасосы. Тендерные документы (все части) (IEC 61366 (all parts). Hydraulic turbines storage pumps and pump-turbines - Tendering Documents) МЭК 60994:1991 Машины гидравлические (турбины, аккумуляционные насосы и турбонасосы). Руководство по эксплуатационным измерениям вибраций и пульсаций (IEC 60994:1991, Guide for field measurement of vibrations and pulsations in hydraulic machines (turbines, storage pumps and pump-turbines))

МЭК 61364:1999 Гидроэлектростанции. Номенклатура машинного оборудования (IEC 61364:1999. Nomenclature of hydraulic machinery)

ИСО 31-12:1992^{1 2 3} Величины и единицы измерения. Часть 12. Характеристические числа (критерии подобия) (ISO 31-12:1992, Quantities and units - Part 12: Characteristic numbers)

ИСО 468:1982⁴ Шероховатость поверхности. Параметры, их значения и общие правила установления технических требований (ISO 468:1982. Surface roughness - Parameters, their values and general rules for specifying Requirements)

ИСО 1438-1:1980⁵ Измерение потока воды в открытых каналах с помощью водосливов и лотков Вентури. Часть 1. Тонкостенные водосливы (ISO 1438-1:1980, Water flow measurement in open channels using weirs and Venturi flumes - Part 1: Thin-plate weirs)

ИСО 2186:1973 Измерение расхода жидкости в закрытых каналах. Соединения для передачи сигнала давления между первичным и вторичным элементами (ISO 2186:1973. Fluid flow in closed conduits - Connections for pressure signal transmissions between primary and secondary elements)

ИСО 2533:1975 Атмосфера стандартная. (От минус 2 до 32 км идентична стандартным атмосферам ИКАО и ВМО) (ISO 2533:1975, Standard atmosphere)

ИСО 4006:1991 Измерение потока текучей среды в закрытых каналах. Словарь и условные обозначения (ISO 4006:1991. Measurement of fluid flow in closed conduits - Vocabulary and symbols)

ИСО 4185:1980 Измерение потока жидкости в закрытых каналах. Метод взвешивания (ISO 4185:1980, Measurement of liquid flow in closed conduits - Weighing method)

ИСО 4373:1995 Гидрометрия. Приборы для измерения уровня воды (ISO 4373:1995, Measurement of liquid flow in open channels - Water level measuring devices)

ИСО 5167-1:1991 Измерение потока текучей среды с помощью устройств для измерения перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 1. Общие принципы и требования (ISO 5167-1:1991. Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices - Part 1 Onfice plates, nozzles and Venturi tubes inserted in circular cross-section conduits running full)

ИСО 5168:1978 Измерение потока текучей среды. Методы оценки неопределенностей (ISO 5168:1978. Measurement of fluid flow - Estimation of uncertainty of a flow-rate measurement)

ИСО 6817:1992 Измерение потока электропроводящей жидкости в закрытых каналах. Метод с применением электромагнитных расходомер (ISO 6817:1992. Measurenrent of conductive liquid flow in closed conduits - Method using electromagnetic flow meters)

ПНСТ 47-2015

ИСО 7066-2:1988¹* Оценка погрешности при калибровании и использовании приборов для измерения потока. Часть 2. Нелинейные калибровочные зависимости (ISO 7066-2:1988. Assessment of uncertainty in the calibration and use of flow measurement devices - Part 2: Non-linear calibration relationships)

ИСО 7066-1:1997²⁾' ⁶ (ISO 7066-1:1997. Assessment of uncertainty in the calibration and use of flow measurement devices - Part 1: Linear calibration relationship)

ИСО 8316:1987 Измерение потока жидкости в закрытых каналах. Метод сбора жидкости в мерных резервуарах (ISO 8316: 1987. Measurement of liquid flow in closed conduits - Method by collection of the liquid in a volumetric tank)

ИСО 9104:1991 Измерение потока текучей среды в закрытых каналах. Методы оценки рабочих характеристик электромагнитных расходомеров для жидкостей (ISO 9104:1991, Measurement of fluid flow in closed conduits - Methods of evaluating the performance of electromagnetic flow-meters for liquids)

ИСО 31-3⁴⁾ Величины и единицы. Часть 3. Механика (ISO 31-3, Quantities and units. Part 3. Mechanics

VIM:1993, International vocabulary of basic and general terms in metrology (BIPM-IEC-ISO-OIML)

1.3 Термины, определения, обозначения и единицы измерений

1.3.1    Общие термины

В настоящем стандарте применены следующие общие термины с соответствующими определениями:

1.3.1.1    режимная точка (А): Наборов параметров, характеризующих один эксплуатационный режим при заданных параметрах настройки, который позволяет определить гидромашины соответствующую этому эксплуатационному режиму производительность при заданных параметрах настройки.

1.3.1.2    испытание: Измерение параметров в различных режимных точках для определения производительности машины в определенном диапазоне условий эксплуатации.

1.3.1.3    гидравлическая производительность: Все параметры производительности, зависящие от гидродинамических условий.

1.3.1.4    основные гидравлические характеристики: Подмножество основных взаимосвязанных гидравлических параметров машины (мощность, расход, значения энергии. КПД. разгонная скорость, коэффициент кавитации и т.д ).

1.3.1.5    дополнительные гидравлические характеристики: Подмножество параметров гидравлических характеристик, которые могут быть определены в ходе модельных испытаний.

1.3.1.6    гарантии: Характеристики машины, согласованные условиями договора.

Специализированные термины указаны в соответствующих разделах.

1.3.2    Единицы измерения

В качестве единиц измерения в стандарте используется международная система единиц (СИ см. ИСО 31-3). Все термины даны в единицах СИ или производных согласованных единицах. Основные уравнения учитывают использование этих единиц. Кроме единиц СИ в стандарте для определения данных используются киловатт вместо ватта для мощности, килопаскаль или бар вместо Паскаля для давления, мин"¹ вместо с*¹ для скорости вращения, и тщ. Температура задается в градусах Цельсия, так как абсолютная температура (в Кельвинах) требуется редко. При письменном согласии сторон договора может использоваться любая другая система единиц.

1.3.3    Термины, определения, подстрочные индексы и символы

Направляющий аппарат закрыт при 0 = 0" или а = 0 мм

Рисунок 2 - Величина и угол открытия направляющего аппарата (НА)

5

в)    ж)

а) Радиальные машины радиально-осевые турбины, радиальные (центробежные) насосы и насос-турбины, многоступенчатые машины ступень низкого давления; Ь) Диагональные машины с неподвижными лопастями рабочего колеса и ободом, с) Диагональные машины с неподвижными лопастями рабочего колеса без обода; d) Диагональные машины с регулируемыми лопастями рабочего колеса; е) Осевые машины пропеллерные турбины, прямоточные турбины, осевые насосы и насос-турбины с неподвижными лопастями рабочего колеса. 0 Осевые машины: поворотно-лопастные турбины, прямоточные турбины, осевые насосы и насос-турбины с регулируемыми лопастями рабочего колеса, д) Ковшовые турбины Рисунок 3 - Диаметр рабочего колеса и ширина ковша

1

') Стандарт отменен Взамен действуют МЭК 60609-1 2004 и МЭК 60609-2 1997

2

> В тексте оригинала стандарта ссылка не использована

3

> Стандарт заменен на ИСО 80000-11 2008 «Величины и единицы Часть 11 Характеристические числа»

4

> Стандарт отменен.

5

⁵⁾ Стандарт заменен на ИСО 1438 2008 «Гидрометрия Измерение потока в открытых каналах с помощью водосливов тонкостенных водосливов»

2

6