ICS27.140 K55 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件 GB/Z32583—2016 1000MW级混流式水轮机技术导则 Technicalguidelinefor1000MWclassfrancishydraulicturbines 2016-04-25发布 2016-11-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 主要技术参数和性能要求 1 ……………………………………………………………………………… 4.1 一般原则 1 …………………………………………………………………………………………… 4.2 主要技术参数的选取 2 ……………………………………………………………………………… 4.3 主要性能要求 2 ……………………………………………………………………………………… 4.4 部件刚强度性能 4 …………………………………………………………………………………… 5 结构设计 4 ………………………………………………………………………………………………… 5.1 总体结构 4 …………………………………………………………………………………………… 5.2 转轮 4 ………………………………………………………………………………………………… 5.3 主轴 5 ………………………………………………………………………………………………… 5.4 主轴密封 5 …………………………………………………………………………………………… 5.5 水导轴承 5 …………………………………………………………………………………………… 5.6 座环 5 ………………………………………………………………………………………………… 5.7 蜗壳 5 ………………………………………………………………………………………………… 5.8 尾水管 5 ……………………………………………………………………………………………… 5.9 顶盖 5 ………………………………………………………………………………………………… 5.10 底环和基础环 6 ……………………………………………………………………………………… 5.11 导叶和导叶操作机构 6 ……………………………………………………………………………… 5.12 导叶接力器 6 ………………………………………………………………………………………… 5.13 补气系统 6 …………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 不同水头范围下机组部分参数选取及要求参考值 7 ……………………………GB/Z32583—2016 前 言 本指导性技术文件按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本指导性技术文件由中国电器工业协会提出。 本指导性技术文件由全国水轮机标准化技术委员会(SAC/TC175)归口。 本指导性技术文件主要起草单位:哈尔滨电机厂有限责任公司、东方电气集团东方电机有限公司、 中国水利水电科学研究院、中国长江三峡集团公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、长江 勘测规划设计有限责任公司。 本指导性技术文件主要起草人:卜良峰、宫让勤、陈丁、潘罗平、戴江、陈顺义、陈冬波、吴新润、 曾明富、付长虹、覃大清。 ⅠGB/Z32583—2016 引 言 大型水电设备制造业的整体水平不断提高,单机容量不断增大,单机容量百万千瓦级水电机组的工 作已获阶段性成果,需要组织开展标准制定工作,为机组投产提供技术准备。 本指导性技术文件以乌东德和白鹤滩水电站项目为依托,基于以下两项科研课题的研究成果编制: 1)国家科技支撑课题“1000MW水力发电机组关键技术研究”;2)中国长江三峡集团公司课题“百万 千瓦水电机组总体设计、水轮机水力设计及模型试验”。 本指导性技术文件是在对已建、在建大型水轮发电机组的设计、制造、运行经验进行研究、归纳和总 结的基础上,依据相关的现行国际、国家及行业标准或规范进行编制的。 本指导性技术文件编制的基本原则为突出百万千瓦级水电机组的特点和重要关注点,简略常规的 基本要求和现行标准有重复的内容,是对创新产品在研制阶段的阶段性指导性文件。 ⅡGB/Z32583—2016 1000MW级混流式水轮机技术导则 1 范围 本指导性技术文件规定了1000MW级混流式水轮机的主要技术参数和性能要求、总体结构设 计等。 本指导性技术文件适用于1000MW级混流式水轮机的招投标文件编制、设计、制造、安装、运行等 的指导和参考。 本指导性技术文件1000MW级混流式水轮机是指水轮机额定功率(或铭牌功率)为862MW~ 1100MW,且额定水头范围在100m~300m之间的混流式水轮机。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T2900.45 电工术语 水电站水力机械设备(GB/T2900.45—2006,IEC/TR61364:1999, MOD) GB/T8564 水轮发电机组安装技术规范 GB/T10969—2008 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机通流部件技术条件 GB/T11348.5—2008 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 第5部分:水力发电厂和泵站机组 (ISO7919-5:2005,IDT) GB/T15468 水轮机基本技术条件 GB/T15469.1—2008 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定 第1部分:反击式水轮机的空蚀 评定 GB/T17189 水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测量规程(GB/T17189— 2007,IEC60994:1991,MOD) NB/T47013.10—2015 承压设备无损检测 第10部分:衍射时差法超声检测 3 术语和定义 GB/T2900.45、GB/T15468界定的术语和定义适用于本文件。 4 主要技术参数和性能要求 4.1 一般原则 1000MW级混流式水轮机组的参数选择和性能要求的一般原则: a) 主要技术参数的选取应满足电站枯水期(或高水头)具有高效率、汛期(或低水头)能多发电的 原则; b) 机组能量性能与稳定性能产生矛盾时,应优先考虑稳定性; c) 机组长期稳定运行的保证范围宜采用相应水头下60%~100%保证功率,以增长其服役寿命; 1GB/Z32583—2016 d) 机组研制应考虑与电站输水系统的相互影响,避免共振等可能危害的发生; e) 水轮机模型要求进行同台对比试验; f) 水轮机转轮公称直径D1宜不大于11m。 4.2 主要技术参数的选取 4.2.1 功率 各水头下保证功率与机组可能发出的功率之间应不少于3%的裕度。 1000MW级混流式水轮机一般情况下不宜设置最大功率。 4.2.2 额定水头 额定水头的选取应考虑最大水头与额定水头的比值,通常宜小于1.15,如大于1.15应充分论证。 4.2.3 额定转速 1000MW级混流式水轮机的额定转速范围宜在71.4r/min~142.8r/min之间,额定转速的选取 应考虑发电机制造的可行性,还要考虑对过渡过程稳定性的影响。 额定转速的选取应考虑转轮叶片正背面脱流线不进入电站运行范围以内。 不同水头段的额定转速选取范围参见A.1。 4.2.4 飞逸转速 水力设计应降低转轮的飞逸转速;结构设计及控制设备宜采取措施降低机组飞逸工况下的转速;确 定稳态飞逸转速要充分考虑空化系数对其的影响。 1000MW级水轮发电机组的飞逸转速与额定转速的比值要求参见A.2。 4.3 主要性能要求 4.3.1 效率 模型水轮机最高效率宜不低于94.5%。 4.3.2 空化特性 模型临界空化系数按效率下降1%选取,即σ1。 在规定的电站全水头和负荷范围内,水轮机应在无空化状态下运行,电站空化系数与初生空化系数 的比值σp/σi应不小于1.1,电站空化系数与临界空化系数的比值σp/σ1应不小于1.6。 空蚀保证量按GB/T15469.1—2008中附录A的规定执行。 4.3.3 水力稳定性 4.3.3.1 尾水管压力脉动 在保证运行范围(60%~100%保证功率)内,额定水头以下尾水管压力脉动的混频峰峰值(取97% 置信度下)宜不大于8m。 额定水头及额定水头以上尾水管压力脉动相对值ΔH/H要求参见A.3。 4.3.3.2 活动导叶与转轮间区域压力脉动 在保证运行范围内,各水头段活动导叶与转轮间区域的压力脉动相对值ΔH/H要求参见A.4。 2GB/Z32583—2016 4.3.3.3 高水头高部分负荷压力脉动 额定水头以上,在70%~100%额定功率的运行区域内不应出现频率高于转频、混频峰峰值(取 97%置信度下)大于4%的压力脉动。 模型试验时应关注此区域的主频高于转频的压力脉动情况。 4.3.3.4 低水头大负荷区域压力脉动 额定水头以下保