通气孔法在水轮机导叶漏水量测量中的运用-魔法少女奈叶 画册 视觉
熊华章
摘 要：水轮机导叶漏水量是衡量机组安装检修质量的重要标准，同时也是水电厂风险评估的重要内容。但传统的容积法不但操作十分麻烦，且存在一定安全风险。根据我厂的实际情况，利用机组振摆在线系统，运用“通气孔法”进行了实际测量，收到了较好效果。
关键词：导叶漏水量 通气孔法 测量
中图分类号：TK730 文献标识码：A 文章编号：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 项目概述
在水电厂风险评估中，按《水轮机基本技术条件》（GB/T 15468-2006）第5.7.1条要求，需要每年对水轮机导叶漏水情况进行测定评价。传统的方法有“容积法”，但对于像水轮机流道这样的大尺寸、不规则水工建筑物，在实际中“容积法”不便操作。笔者曾在机组大修后，尾水流道充水前进行了准“容积法”测量漏水量，结果，由于导叶漏水量相对来讲较大，很快会将流道充满，基本无法进行准确测量，同时测量不准确甚至还存在一定的安全风险。虽然测量漏水量的方法有斜井法、通气孔法、超声波法、节流孔板法等，但在现场比较实用的仍为通气孔法。我们对某电厂机组导叶的漏水量测试进行说明和探讨。
2 理论推导及简化：
根据“通气孔法”的经典理论公式：Q=Q1+Q2；
H=at2+bt+c（a、b、c为具体某机组的固定系数）。
Q=A×（b2+4aH-4ac）1/2+Q20×{（Z1-Z2-H）/（Z10-ZZ）}1/2 （1）
式中，Q導叶漏水量；A为通气孔水平截面积；Q1为导叶名义漏水量（变化速率）；Q2为闸门漏水量；H为导叶前后压力水头；Q20为压力钢管消压时闸门漏水量；Zz为闸门中心高程；Z10为上游水位；Z2为下游水位。
根据电厂实际情况，发现闸门漏水量较大时应及时进行处理，所以正常闸门的漏水量与导叶漏水量相比可以忽略不计，即Q20=0，于是公式可简化为：
Q=A×（b2+4aH-4ac）1/2 （2）
这样处理，不仅避免了仍然需要用容积法测闸门的漏水量这一繁琐而意义不大的工作，并且对测量和计算结果基本无影响。
3 实际测试的基本情况
3.1 基本参数
当前库水位▽243.5、尾水位▽204.6、备测闸门底板高程▽221.25、孔口门楣高程▽225.75、通气孔的走向：垂直走向、断面尺寸以及数量：圆形D=800mm×2。
3.2 测试设备
北京中元瑞讯GMH550机组在线装置。具体仅使用蜗壳压力脉动测点。
3.3 试验前的准备
（1）根据上下游毛水头数据核算蜗壳表压力的数据243.5-204.6=38.9m，然后根据蜗壳的实测压力值36.9m进行修正值为38.9-36.9=2m水头。
（2）根据孔口门楣的高程▽225.75，确定试验过程结束时的水头值应为21.25m。
（3）进行一次进水口工作门正常关闭操作，从水头读数变化用秒表开始计时，到水头不变结束计时，确定这个有效试验时间：90s。
（4）根据有效试验时间长度，确定每个读数点的时间间隔为15s。
4 测试结果及分析
由表1通气孔法测量的试验数据拟合可得导叶前后压力水头H与时间的关系曲线（见图1）为：H=0.00183t2-0.3683t+38.9。则相应的系数a=0.00183，b=-0.3683，c=38.9，拟合关系曲线回归精度较高，R2=0.9995。
代入简化的公式Q=A×（b2+4aH-4ac）1/2，即可求得该水位时的导叶漏水量：Q为0.8715m3/s。按国标导叶漏水量不大于额定流量的0.3%考核，该机组导叶漏水量有超标现象。
5 结语
如果闸门能正常工作且漏水量较小，只要具备简单的试验条件如压力数显式传感器、秒表等，而我厂能很好地利用机组振摆在线系统，就可以方便地测出当前水位下的导叶漏水量，与导叶漏水量的标准值比较后，科学精准地指导开展下一步的工作。
参考文献
[1] 莫剑，田海平，付亮，等.水轮机导叶漏水量的测评方法研究[J].湖南电力，2010，30（4）：11-13.
[2] 王海，孙建平，郑莉媛.大型水轮机导叶漏水计算机测试[J].计量与测试技术，2001（1）：22-23.
[3] GB/T 15468-2006，水轮机基本技术条件[S].
