通氣孔法在水輪機導葉漏水量測量中的運用

熊華章

摘 要：水輪機導葉漏水量是衡量機組安裝檢修質(zhì)量的重要標準，同時也是水電廠風險評估的重要內(nèi)容。但傳統(tǒng)的容積法不但操作十分麻煩，且存在一定安全風險。根據(jù)我廠的實際情況，利用機組振擺在線系統(tǒng)，運用“通氣孔法”進行了實際測量，收到了較好效果。

關(guān)鍵詞：導葉漏水量 通氣孔法 測量

中圖分類號：TK730 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（b）-0104-02

Abstract： The leakage of turbine guide vane is an important standard to measure the quality of unit installation and maintenance， and is also an important part of the risk assessment of hydropower plants， but the traditional volumetric method is not only very troublesome to operate. According to the actual situation of our factory and the on-line system of vibration and pendulum of the unit， the actual measurement is carried out by using the “ventilation hole method”， and good results are obtained.

Key Words： Leakage quantity of guide vane；Ventilation hole method；Measure

1 項目概述

在水電廠風險評估中，按《水輪機基本技術(shù)條件》（GB/T 15468-2006）第5.7.1條要求，需要每年對水輪機導葉漏水情況進行測定評價。傳統(tǒng)的方法有“容積法”，但對于像水輪機流道這樣的大尺寸、不規(guī)則水工建筑物，在實際中“容積法”不便操作。筆者曾在機組大修后，尾水流道充水前進行了準“容積法”測量漏水量，結(jié)果，由于導葉漏水量相對來講較大，很快會將流道充滿，基本無法進行準確測量，同時測量不準確甚至還存在一定的安全風險。雖然測量漏水量的方法有斜井法、通氣孔法、超聲波法、節(jié)流孔板法等，但在現(xiàn)場比較實用的仍為通氣孔法。我們對某電廠機組導葉的漏水量測試進行說明和探討。

2 理論推導及簡化：

根據(jù)“通氣孔法”的經(jīng)典理論公式：Q=Q1+Q2；

H=at2+bt+c（a、b、c為具體某機組的固定系數(shù)）。

Q=A×（b2+4aH-4ac）1/2+Q20×{（Z1-Z2-H）/（Z10-ZZ）}1/2 （1）

式中，Q導葉漏水量；A為通氣孔水平截面積；Q1為導葉名義漏水量（變化速率）；Q2為閘門漏水量；H為導葉前后壓力水頭；Q20為壓力鋼管消壓時閘門漏水量；Zz為閘門中心高程；Z10為上游水位；Z2為下游水位。

根據(jù)電廠實際情況，發(fā)現(xiàn)閘門漏水量較大時應及時進行處理，所以正常閘門的漏水量與導葉漏水量相比可以忽略不計，即Q20=0，于是公式可簡化為：

Q=A×（b2+4aH-4ac）1/2 （2）

這樣處理，不僅避免了仍然需要用容積法測閘門的漏水量這一繁瑣而意義不大的工作，并且對測量和計算結(jié)果基本無影響。

3 實際測試的基本情況

3.1 基本參數(shù)

當前庫水位▽243.5、尾水位▽204.6、備測閘門底板高程▽221.25、孔口門楣高程▽225.75、通氣孔的走向：垂直走向、斷面尺寸以及數(shù)量：圓形D=800mm×2。

3.2 測試設(shè)備

北京中元瑞訊GMH550機組在線裝置。具體僅使用蝸殼壓力脈動測點。

3.3 試驗前的準備

（1）根據(jù)上下游毛水頭數(shù)據(jù)核算蝸殼表壓力的數(shù)據(jù)243.5-204.6=38.9m，然后根據(jù)蝸殼的實測壓力值36.9m進行修正值為38.9-36.9=2m水頭。

（2）根據(jù)孔口門楣的高程▽225.75，確定試驗過程結(jié)束時的水頭值應為21.25m。

（3）進行一次進水口工作門正常關(guān)閉操作，從水頭讀數(shù)變化用秒表開始計時，到水頭不變結(jié)束計時，確定這個有效試驗時間：90s。

（4）根據(jù)有效試驗時間長度，確定每個讀數(shù)點的時間間隔為15s。

4 測試結(jié)果及分析

由表1通氣孔法測量的試驗數(shù)據(jù)擬合可得導葉前后壓力水頭H與時間的關(guān)系曲線（見圖1）為：H=0.00183t2-0.3683t+38.9。則相應的系數(shù)a=0.00183，b=-0.3683，c=38.9，擬合關(guān)系曲線回歸精度較高，R2=0.9995。

代入簡化的公式Q=A×（b2+4aH-4ac）1/2，即可求得該水位時的導葉漏水量：Q為0.8715m3/s。按國標導葉漏水量不大于額定流量的0.3%考核，該機組導葉漏水量有超標現(xiàn)象。

5 結(jié)語

如果閘門能正常工作且漏水量較小，只要具備簡單的試驗條件如壓力數(shù)顯式傳感器、秒表等，而我廠能很好地利用機組振擺在線系統(tǒng)，就可以方便地測出當前水位下的導葉漏水量，與導葉漏水量的標準值比較后，科學精準地指導開展下一步的工作。

參考文獻

[1] 莫劍，田海平，付亮，等.水輪機導葉漏水量的測評方法研究[J].湖南電力，2010，30（4）：11-13.

[2] 王海，孫建平，鄭莉媛.大型水輪機導葉漏水計算機測試[J].計量與測試技術(shù)，2001（1）：22-23.

[3] GB/T 15468-2006，水輪機基本技術(shù)條件[S].