《水轮机模型验收试验规程》

ICSxx.xx.xx

xxxNB

中华人民共和国能源行业标准

NB/TXXXXX-202X

代替DL/T446-1991

水轮机模型验收试验规程

Codeformodelacceptancetestofhydraulicturbines

(征求意见稿)

请将你们发现的有关专利的内容和支持性文件随意见一并返回

202X–XX–XX发布202X–XX–XX实施

国家能源局发布

NB/TXXXXX-202X

前  言

本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。本标准代替DL/T446-1991。

本标准的主要技术内容是：对模型试验台的规定、对模型水轮机的规定、试验的组织和实施，参数

测量的规定、试验内容（包括水轮机的效率、功率、空化、飞逸转速、压力脉动和力特性等）、性能保

证值换算方法等。

本标准修订的主要技术内容是：

——修订了第3章“术语和定义”；

——修订了“试验内容和方法”的内容，对相似性要求和试验内容进行了完善（见第6章，1991年

版的第5章）；

——将“水轮机基准面”的规定调整到附录A；

——增加了附录B“物理特性和数据”和附录C“压力脉动数据采集”；

——修正了原模型水轮机效率换算方法的规定，将换算方法由“胡顿公式”和“莫迪公式”修改为

“考虑比尺效应的换算方法”和“考虑比尺效应和粗糙度的换算方法”（见7.1.3~7.1.7，1991

年版的5.3）；

——修订了压力脉动试验的内容，补充了力脉动试验的要求、测点位置和数据采集方法等规定（见

6.4.1，1991年版的5.3）；

——补充了流态观测试验的内容，对尾水管涡带、叶片头部脱流和叶道涡的观测、记录方法进行了

规定（见6.3.3）。

本标准由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计总院提出并负责日常管理，由能源行业水电水

力机械标准化委员会负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议，请寄送水电水利规划设计

总院（地址：北京市西城区六铺炕北小街2号，邮编：100120）。

本标准起草单位：中国水利水电科学研究院、中国长江三峡集团有限公司机电技术中心、国网新源

控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院、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。

本标准主要起草人：朱雷、孟晓超、张海平、张建光、陈莹、马智杰、刘洁、肖微、刘德民、赵伟、

马兵全、孙崧皓。

本标准历次版本：

DL/T446-1991

IV

NB/TXXXXX—202X

水轮机模型验收试验规程

1范围

本规程规定了水轮机模型验收试验的准则，用于验证水轮机的水力性能指标是否达到合同中的保证

值。

本规程适用于原型出力不小于5MW或参考直径不小于3.0m的水轮机和水泵水轮机的水力性能模型验

收试验，既包括混流式、轴流式、斜流式、贯流式等反击水轮机，也包括冲击式水轮机，以及运行在水

泵模式下的水泵水轮机。

本规程不涉及水轮机和水泵水轮机的结构、强度、材料等其他方面性能，除非这些性能影响水力性

能的测量和保证值验证。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T2900.45-2020电工术语水电站水力机械设备

GB/T10969-2008水轮机、蓄能泵和水泵水轮机通流部件技术条件

GB/T15613-1水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验.第1部分:通用规定

GB/T15613-2水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验.第2部分:常规水力性能试验

GB/T15613-3水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验.第3部分:辅助性能试验

IEC60193:2019水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验（HydraulicTurbines,Storage

PumpsAndPump-Turbines-ModelAcceptanceTests）

IEC62097:2019径流式和轴流式水力机械从模型到原型的水力性能换算方法（Hydraulic

machines,radialandaxial-Methodologyforperformancetranspositionfrommodeltoprototype）

IECTS62882:2020水力机械混流式水轮机压力脉动换算（Hydraulicmachines-Francis

turbinepressurefluctuationtransposition）

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

有关水轮机和水泵水轮机的其他术语和定义按照GB/T2900.45-2020和GB/T10969-2008中的规定

执行。

3.1一般术语

3.1.1

模型验收试验modelacceptancetest

1

NB/TXXXXX-202X

由需方见证、为验证水轮机性能是否达到合同保证和有关标准而进行的模型试验。

3.1.2

保证值guarantee

合同约定的指定性能的数据。

3.1.3

模型见证试验modelwitnesstest

有需方（或其代理人）参加的对水轮机模型性能进行观测检验的模型试验。

注：在试验过程中，需方可以在验室现场或以远程见证之一的方式对试验进行见证，但是无论采用何种见证试验方

式，试验的数据和结果都需要经过需方签字确认。

3.1.4

第三方验收试验third-partacceptancetest

由既独立与供方又独立于需方的实验室或机构所执行的模型验收试验。

3.1.5

模型综合特性曲线modelhillchartdiagram

以单位流量和单位转速分别为横坐标和纵坐标，表示模型水轮机效率等性能的等值线。

3.1.6

（原型）运转特性曲线prototypeperformancecurve

绘在以水头和输出功率为纵横坐标的系统内，表示在规定的转轮直径和额定转速下原型水轮机的性

能（效率、吸出高度、压力脉动等）的等值线和功率限制线。

3.2机械的特征断面

3.2.1

高压基准断面highpressurereferencesection

性能保证所指定的水轮机高压侧断面，下标符号以1表示，见图A.1。

3.2.2

高压测量断面highpressuremeasuringsection

高压侧测压管所在断面，下标符号以1’表示，见图A.1。

3.2.3

低压基准断面lowpressurereferencesection

性能保证所指定的水轮机低压侧断面，下标符号以2表示，见图A.1。

3.2.4

低压测量断面lowpressuremeasuringsection

低压侧测压管所在断面，下标符号以2’表示，见图A.1。

3.3机械的特征尺寸

3.3.1

公称直径refferencediameter

D

模型规定部位的直径，不同类型机械的公称直径如图A.2所示。

2

NB/TXXXXX—202X

在进行原型机械的保证值和效率换算时应选择公称直径D作为机械的特征尺寸。

在确定机械的特性曲线时，宜选择公称直径D作为机械的特征尺寸，经供需双方协商一致也可选择

GB/T15468-2020中的规定的转轮直径D1作为特征尺寸。

注：单位为米（m）。

3.3.2

水斗宽度bucketwidth

B

冲击式水轮机水斗内部最大宽度，见图A.2所。

注：单位为米（m）。

3.3.3

尺寸比lengthscaleratio

λL

原型和模型特征尺寸的比值，通常是机械直径的比值。

3.4机械的的基准面

3.4.1

参考基准面referencelevelofthemachine

zr

机械安装时作为基准的位置点所在的高程，不同类型机械的基准面见图A.3。

3.4.2

空化基准面cavitaitonreferencelevel

zc

试验中用于空化计算的位置点所在的高程。

不同型式水轮机的空化基准面定义如下：

——立轴混流式水轮机：导叶中心线所在水平面；

——立轴轴流转桨式水轮机：转轮叶片轴线处的水平面；

——立轴轴流定桨式水轮机：转轮叶片轴线与叶片外缘交点所在水平面；

——立轴斜流定桨式水轮机：转轮叶片出水边外缘处所在水平面；

——卧轴或斜轴反击式水轮机：转轮叶片最高点所在水平面；

——贯流式水轮机：转轮室最高点以下0.25D1所在水平面。

水泵水轮机应根据机械的型式参照水轮机确定空化基准面。

特殊情况下，水轮机的空化基准面也可由供需双方协商确定。

注：对于立轴混流式水轮机，IEC60193规定以转轮叶片出口最低点所在平面作为空化基准面。

3.5量值、符号和单位

水轮机模型验收试验中涉及参数的量值、符号和单位的定义见表1。

3

NB/TXXXXX-202X

表1参数、符号和单位

条款术语定义/描述符号单位

3.5.1流量单位时间流过系统任何一断面水的体积。Qm3/s

discharge(volumetricflow

rate)

3

3.5.2额定流量水轮机在额定水头、额定转速下，输出额Qrm/s

rateddischarge定功率时的流量。

3.5.3面积垂直于主流流动方向的净面积。Am2

area

3.5.4平均流速流量除以过流面积。vm/s

meanvelocity

3.5.5转轮(或叶轮)圆周速度uDn/60um/s

3.5.6绝对压力以完全真空为参考测量的流体静压力，数pabsPa

absolutepressure值上为表计压力和环境压力的代数和。

3.5.6环境压力周围空气的绝对压力。pambPa

ambientpressure

3.5.7表计压力在测量处的相同时间和位置，流体的绝对pPa

gaugepressureppp

静压力与环境压力之差:absamb。

3.5.8比能单位质量水所具有的机械能，是压力比能、eJ/kg

specificenergy速度比能和位置比能之和。

3.5.9速度比能单位质量流体相对于基准面所具有的动ekJ/kg

specifickineticenergy2

能，ekv/2。

3.5.10机械的水力比能1）高压侧和低压侧基准断面1、2之间比能的EJ/kg

specifichydraulicenergy差值：

ofthemachineppv2v2

Eabs1abs212(zz)g

212

式中，(12)/2且假设gg1g2。

3.5.11总水头单位重量水所具有的机械能，是压力水头、htotm

totalhead速度水头和位置水头之和：

hhhh

pvz。

3.5.12压力水头he/gp/(g)hpm

pp。

pressurehead

3.5.13速度水头2hvm

hvev/gv/(2g)。

kinetichead

3.5.14位置水头hzm

hzez/gz。

potentialhead

3.5.15静水头hhhhstatm

在某测量/基准断面上:stattotdyn；

staticheadHstat

Hhh

两断面之间:statstat,1stat,2。

3.5.16毛水头（扬程）2）水电站上下游水位的高程差：Hgm

grossheadHHWLTWL

g。

4

NB/TXXXXX—202X

表1参数、符号和单位(续)

3.5.17净水头（扬程）3）1）水轮机进口与出口测量断面的总水头Hm

nethead差，即水轮机做功用的有效水头；

2）水泵出口与进口测量断面的总水头

差：

H(e1e2)/g。

3.5.18额定水头水轮机在额定转速下，额定输出功率的Hm

r

ratedhead最小净水头。

3.5.18水泵零流量（关闭）扬程在额定转速运行时，流量为零时水泵的m

Hp,0

Zerodischarge（shut-off）扬程。

ofpump

3.5.19汽化压力所在海拔高程和当时温度下，水发生汽pvaPa

vapourpressure化时的绝对压力。

3.5.20吸出高度反击式水轮机中所规定的空化基准面和Hsm

stasitcsuctionhead尾水位的高差。

3.5.21净正吸出比能断面2的绝对比能减去水轮机基准面处NPSEJ/kg

netpositivesuction的汽化压力比能：

specificenergyppv2

abs2va2。

NPSEg(zrz2)

22

3.5.22净正吸出水头NPSHNPSE/g。NPSHm

netpositivesuctionhead

3.5.23空化数无量纲数，表面机械运行时的空化情况，-

thomanumberNPSH/H。

3.5.24临界空化数与所规定空化开始状态有关的空化系-

c

criticalThomanumber数，如规定能量下降值。在模型试验中

一般规定效率从未发生空化的状态下降

0.5%或1.0%作为临界空化状态，此时空

化系数为临界空化系数。

3.5.25初生空化数试验中目测可见到转轮叶片上出现不可-

i

incipientThomanumber移动气泡时的最大空化数，其中：

1）混流式水轮机以观察到2~3个叶片同

时出现空泡为判定依据；

2）轴流和贯流式水轮机以观察到1个叶

片出现空泡为判定依据。

3.5.26电站空化数原型水轮机在运行条件下的空化系数。-

pl

plantThomanumber

3.5.27水轮机输入（或水泵输出）水轮机进口（或水泵出口）水流所具有PhW

功率的水力功率：

hydraulicpower

PhgH(Q)。

3.5.28水轮机输出（或水泵输入）水轮机主轴输出（或水泵主轴输入）的PW

功率机械功率，包括了由机械有关轴承和轴

mechanicalpowerofthe密封分担的损失。

machine

3.5.29转轮（或叶轮）机械功率通过水轮机转轮（或水泵叶轮）和主轴PmW

mechanicalpowerof的连接法兰所输出的机械功率。

runner（orimpeller）

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表1参数、符号和单位(续)

3.5.30水泵零流量（关闭）功率水泵在额定转速下流量为零时的输入功W

Pp,0

zerodischarge（shut-off）率。

powerofthepump

3.5.31轴力矩作用在水轮机（或水泵）轴上且相应TNm

shafttorque于水轮机输出（或水泵输入）功率的

力矩。

3.5.32转轮力矩通过转轮（或叶轮）和轴的连接传递TmNm

runnertorque且相应于转轮（或叶轮）机械功率的

力矩。

3.5.33摩擦力矩机械的导轴承、推力轴承和轴密封中TfNm

frictiontorque的摩擦力矩。

3.5.34效率机械输出功率与输入功率的比值。η-

efficiency1）水轮机：；

P/Ph

2）水泵：。

Ph/P

3.5.35水力效率1）水轮机转轮机械功率与水轮机输入功ηh-

hydraulicefficiency率的比值：；

hPm/Ph

2）水泵输入功率与叶轮机械功率与的比

值：。

hPh/Pm

3.5.36最优效率机械最优工况下的效率，即最高效率点。ηopt-

optimumefficiency

3.5.37加权平均效率规定运行工况点水轮机效率的加权平均ηw-

weightedaverage值：

efficiencywwww

112233ii。

w

w1w2w3wi

3.5.38转速机械轴每分钟的旋转次数。nr/min

rotationalspeed

3.5.39水轮机飞逸转速当甩去全部负荷，水轮机轴端负荷力矩nRr/min

runawayspeedofturbine为零时的最大转速。

3.5.40水泵反向飞逸转速当电动机断电，水泵处于失控状态以反nR，pr/min

Reverserunawayspeedof方向旋转的最大转速。

pump

3.5.41水轮机单位转速转轮直径为1m，在1m净水头下水轮机n11r/min

unitspeedofturbine的转速：

nD

n。

11H

3

3.5.42单位流量当转轮直径为1m、水头为1m时的流量：Q11m/s

unitdischargeofturbineQ

1）反击式水轮机：Q；

11D2H

Q

2）冲击式水轮机：Q。

11B2H

3.5.43单位功率转轮直径为1m，在1m净水头下，水轮P11kW

unitpowerofturbine机输出的机械功率：

P

P。

11

D2H3

6

NB/TXXXXX—202X

7

NB/TXXXXX-202X

表1参数、符号和单位(续)

3.5.44水泵流量系数vQ-

m

dischargecoefficientofu4D2u

pump

3.5.45水泵扬程系数H-

headcoefficientofpumpu2（/2g）

3.5.46水泵功率系数P-

powercoefficientofpump11

D2u3

24

3.5.47水轮机比转速几何相似的水轮机当净水头为1m，输出nsmkW

specificspeedofturbine功率为1kW时的转速：

P

nnout。

sH54

3.5.48雷诺数质量力和粘性力的比值：Re-

ReynoldsnumberuD

a)反击式水轮机：Re；

uB

b)冲击式水轮机：Re。

3.5.49弗劳德数质量力和重力比值的平方根：Fr-

FroudenumberE

a)反击式水轮机：Fr；

gD

E

b)冲击式水轮机：Fr。

gB

3.5.50欧拉数压力力和惯性力的比值：Eu-

Eulernumberp

Eu。

v2

3.5.51韦伯数惯性力和表面张力比值的平方根：We-

12

WebernumberLv2

We。

注1：IEC60193中优先使用术语“比能”表示单位流体的能量，优点是该参数与当地重力加速度（由当地经度和纬

度确定）无关，缺点是物理意义不直观。国内通常采用与该术语物理意义一致的“水头（扬程）”来表示。

注2：该术语在水轮机工况下称为“水头”，在水泵工况下称为“扬程”。

注3：术语“水头”的单位是m，与上下游水位、安装高程、吸出高度等参数相同，具有直观的物理意义，因此在工

程中广泛使用。“水头”的表达式中含有重力加速度项g，一般情况下实验室所在地的重力加速度gM和水电站

所在地的重力加速度gP不同，计算水头时应事先确定gM和gP。

4试验台和模型水轮机

4.1模型验收试验台

4.1.1执行模型验收试验的试验台应满足试验项目、各种试验参数的测量精度和运行稳定的要求。当

对不同制造厂的模型进行对比试验时，宜选择中立性的或第三方实验室的试验台进行试验。

4.1.2模型验收试验台应具备合格的计量检定资质或经过正式鉴定，并持有有效期内的证书。

4.1.3试验台应为闭式循环试验台，水轮机主特性试验和附加特性试验应在同一试验台进行，若需要

在不同的试验台进行应经过供需双方协商一致后确定。

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4.1.4试验室应具有高精度的量值溯源和和原位标定能力，应确保所有测量仪器及其标准设备可溯源

至相应的国家基准。

4.1.5验收试验应在稳定的试验条件下进行，在原型的保证运行范围内的工况点应获得可重复的稳定

运行条件，模型试验的单位转速、单位流量或单位功率的测量值与规定值之间偏差不应超过±0.5%，空

化数（σ）的偏差不应超过±3.0%。

4.1.6试验水头上下游测量断面1'和2’应布置在与高低压基准断面1和2一致的断面上，否则其测

量值应换算到相应的基准断面，水头的测量和试验方法按照GB/T15613的规定执行。

4.1.7模型水轮机进口水流应是无旋的，流速应是均匀分布的，模型水轮机组和流量测定装置之间不

得有进水或漏水。

4.1.8试验用水质应是清洁透明不含有固体杂质或化学物质，试验过程中水温应保持在8℃~35℃范围

内，且在试验期间水不应有显著的变化（≤5℃/天）。

4.1.9应保证水头、流量等仪表的正常工作不受空化的影响，封闭试验系统在每次更换或补充新水后，

宜在真空条件下（约-70～-80kPa）运行30min以上方可进行正式试验。

4.1.10空化试验应控制水中气核含量以保证运行范围内空化曲线不受含气量的影响。水中溶解氧含量

值应在3.0×10-3kg·m-3~6.0×10-3kg·m-3范围内，且保证试验水力比能满足4.2.2的要求，以确保良

好的空化试验条件。

4.1.11试验台的精度应满足模型效率试验的综合不确定度不大于0.25%且重复性不大于0.15%。

4.2模型和原型水轮机

4.2.1模型范围和基准断面位置应在合同中明确规定，模型水轮机应由制造厂提供包括自蜗壳进口至

尾水管出口的全部通流部件。

4.2.2模型转轮直径（或水斗宽度）应大于对应机组型式的最小值并满足试验雷诺数的要求，以获得

足够的测量精度和保证值换算条件，表2规定了模型尺寸、雷诺数和比能的最小值要求。

表2模型尺寸最小值规定

水轮机型式

参数

径（混）流式斜流式轴流式（含灯泡式）冲击式

公称直径D（m）0.250.300.30--

水斗宽度B（m）------0.08

雷诺数Re（-）4.0×1064.0×1064.0×1062.0×106

单位比能E（J/kg）1005030500

4.2.3模型和原型的过流部件应满足几何相似要求，应检查并比较模型和原型所有与水流接触部件的

几何尺寸和表面粗糙度以确保两者相似。出现一些较小的相似性偏差时，供需双方应就是否需要修正试

验结果达成一致。

4.2.4对于原型水轮机，应对制造或安装过程中可能出现的不相似或偏差进行评估，并就纠正措施达

成协议，以减少对水力性能的影响。

4.2.5模型与原型的测量断面应一致，否则双方应就是否需要修正试验结果达成一致。

4.2.6模型机组的通流部件，包括蜗壳、座环、导叶、底环及转轮等，应严格按设计图纸加工制造，

转轮和导叶等部件的加工精度应保证流道是水力光滑的表面。

4.2.7模型机组尾水管上部应设有透明的锥管或观察窗以观测转轮出口的空化及尾水管涡带等水流流

态，透明区域可用非金属材料制作，但应保证部件表面的粗糙度及加工精度，并有足够的刚度。

4.2.8可调式桨叶水轮机在改变桨叶角度时，应保持叶片轴线位置不变动，不得另行调整叶片和转轮

室的间隙，单个叶片转角与理论值的偏差不得大于±0.25°。

4.2.9模型机组各通流部件的连接处应保持表面平整、光滑，以避免产生局部流动干扰。

9

NB/TXXXXX-202X

4.3尺寸检查

4.3.1尺寸检查应检查通流部件的几何形状及尺寸以确定模型和原型的主要尺寸、原型和模型之间的

几何相似性以及检查模型和原型活动导叶等重复性部件的一致性，尺寸检查的结果应记录。

4.3.2在模型试验阶段，原型还没有进行加工时，模型尺寸可与设计值比较以确定是否满足相似性要

求。

4.3.3在进行原型尺寸检查时，应以模型验收试验时的几何形状及尺寸作为检查原型水轮机几何相似

的依据。

4.3.4供需双方应在合同中或验收实验前协商确定尺寸检查的方法，可选择采用坐标测量仪（CMM）、

光学测量仪器或样板等方法。

4.3.5对于全蜗壳混流式水轮机和水泵水轮机，如果采用考虑表面粗糙度的性能换算方法确定机械的

水力性能保证值，则应按照IEC62097的规定对过流部件的表面粗糙度和间隙尺寸进行检查。

4.3.6供需双方应就模型尺寸检查的范围达成一致，检查的项目宜包括以下方面：

——蜗壳、座环、导水机构、尾水管等主要尺寸；

——转轮的进出口直径、进口高度、上冠和下环和转轮体等主要尺寸；

——固定导叶、活动导叶及转轮的叶片数量和最大厚度；

——转轮间隙和导叶间隙；

——冲击式水轮机的水斗分流管、外壳和喷嘴的主要尺寸，水斗和喷嘴的数量；

——所有过流部件的表面粗糙度；

——固定导叶、活动导叶及转轮的波形度。

4.3.7原型和模型水轮机的最大允许一致性偏差和相似性偏差应符合GB/T15613的规定，当模型机械

测量值和理论值的偏差超过了0.5倍的最大允许容差，应修改原型水轮机的加工以保证偏差在允许范围

内。

4.3.8在原模型几何相似性要求得到满足的条件下，如果双方同意可用理论值代替相应的平均值。如

果偏差超过了相似性容差，则双方应协商下一步的措施，包括修正模型并重新试验。

4.3.9尺寸检查应遵守保密规定并保护供方的知识产权，在验收试验阶段供方可只提供测量结果和理

论型线差异值，检查点的CAD图和坐标的知识产权属于制造方，不要求提供给需方。

4.3.10尺寸检查结果应以安全的方式封存，如密封于信封的纸质文件或采用安全加密算法（如NIST

FIPS180-4或者SHA-3）保存并电子签名的数字文件，原型检查时应依据封存的文件验证原模型尺寸的

相似性。

5试验组织和实施

5.1试验组织

5.1.1用户应根据模型验收试验的需要成立验收小组，选择并确定合格的试验室，必要时可聘请各方

同意的技术专家或监督仲裁人。

5.1.2在模型验收试验规划阶段，需方、供方及实验室（第三方）等试验的参与方应明确并就试验的

准备、组织和实施等事宜达成一致意见。

5.1.3在组织试验阶段，试验的各参与方应就试验规范、试验日程、试验参与人员和职责、模型设计

和试验安装准备、仪器设备和试验数据处理、模型尺寸检查等方面内容达成一致。

5.1.4试验的各参与方应任命各自的负责人并明确其责任和权利，以协调处理试验准备和实施期间出

现的技术问题，供方可派技术表参与试验并负责解答技术问题。

10

NB/TXXXXX—202X

5.1.5供需双方应在试验前确定模型验收试验大纲及其相关合同保证值，试验大纲依据技术规范和供

货合同制定。

5.1.6验收试验大纲宜包括以下主要内容：

——试验的目的和范围；

——试验标准；

——模型验收试验台的描述；

——试验日程；

——模型验收试验项目；

——模型水轮机组的检查及测量仪器标定；

——各项验收试验工况点的选定；

——原型参数换算和保证值修正方法；

——要求完成的验收成果，包括各种特性曲线、数据、图表和通流部件的几何形状及尺寸。

5.1.7试验日程应包括各阶段的时间节点或持续时间，包括图纸的提交、模型水轮机的提交、试验设

备资料的提交、仪器标定、模型尺寸检查、初步试验、验收（见证）试验和试验报告提交。

5.1.8模型验收试验的数据应得到各方的认同，试验中产生的测量数据、标定结果以及其他必要的文

件资料应由各方授权代表签字，验收会议纪要及验收结论等重要的文件记录应由各方负责人签字，以上

数据和文件各方保存完整一份。

5.1.9验收试验报告宜包括以下内容：

——有关模型验收试验的各项记事、文件及资料；

——验收试验项目；

——参加验收试验人员名单；

——试验台及模型水轮机的说明；

——试验过程及测量仪器标定方法的介绍；

——不少于一个详细的算例；

——测量仪表的标定结果，各种试验参数测量误差的分析；

——试验数据的记录；

——试验成果及其评价；

——经各方签字的验收试验结论。

5.2试验实施

5.2.1以下工作应在模型验收试验之前完成：

a)需方应提交确定保证值的基础数据，如基准断面、水库水位范围、进口至出口管路各部分水力

损失等；

b)供方应提交被检测的水轮机模型及相关的设计资料，初步模型试验数据等；

c)试验负责人同供需双方代表一起检查试验台、模型水轮机、测试仪器和设备、数据采集和处理

系统，以确保试验结果不受模型或试验系统的机械、结构或其他方面缺陷的影响；

d)模型尺寸检查，见4.3；

e)模型安装，应保证模型水轮机和试验台之间连接良好，管路连接段无泄漏，模型水轮机与测功

装置同轴度、叶片端部间隙和密封间隙等满足试验要求。

5.2.2验收试验中用于数据采集的仪器设备应采用原级方法进行标定，标定前应确定标定的范围、方

法、重新标定的条件等，标定的结果应得到供需双方的认可。

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5.2.3试验方应进行预试验以验证试验台不会对能量和空化性能产生不利的影响，并检查测试设备和

数据采集系统是否正常工作，预试验的结果不用提交给需方。

5.2.4在正式验收试验之前需方应进行初步模型试验以检验模型水轮机的能量、空化等性，初步试验

的结果根据供需双方的约定可做如下处理：

a)试验结果仅供参考，不涉及合同值，该结果仅供内部使用；

b)试验结果被正式采用并作为合同值，该结果作为正式验收试验的组成部分应在验收试验期间被

双方确认。

5.2.5正式验收（见证）试验应测量、验证和检查技术规范或大纲所规定的全部模型数据，这些数据

作为与保证值或合同规定值进行比较的依据，所有结果应作为合同性质的值存入最终试验报告。

5.2.6必要的附加性能试验应由供需双方协商确定，试验结果作为初步和验收试验结果的补充存入最

终试验报告。

6试验内容和方法

6.1一般规定

6.1.1验收试验通常包括主性能试验和附加性能试验，用户提出的其它验收试验的项目由相关各方协

商确定。

6.1.2主性能试验应依据比较明确的相似准则进行，试验结果应考虑空化的影响并具有较高的测量精

度，内容主要包括：

——水轮机能量特性(包括效率和输出功率特性)；

——水轮机空化特性；

——水轮机飞逸转速特性；

——水泵能量特性(包括效率和驼峰特性)；

——水泵空化特性。

6.1.3附加性能试验宜依据近似的相似准则进行，试验结果的精度可低于主性能试验结果，内容主要

包括：

——水轮机压力脉动特性；

——水轮机的水推力试验；

——导叶和桨叶水力矩；

——蜗壳压差试验（用于原型水轮机指数试验）；

——水泵压力脉动特性；

——尾水管压差试验（用于原型水泵指数试验）；

——水泵水轮机全特性（四象限）试验。

6.1.4水轮机（或水泵）的功率、流量和/或水头（或扬程）、效率、稳态飞逸转速和流量、空化对水

力性能的影响等水力性能保证值宜采用模型试验的方法验证；最大瞬态过速和压力上升、空蚀、振动和

噪声等其他保证值不宜采用模型试验的方法验证。

6.2相似性要求

6.2.1模型试验应满足几何相似和水力相似条件，在模型试验中规定相似工况点应具有相同的单位流

量、单位转速和空化系数（如果空化对性能产生影响）。

6.2.2反击式水轮机模型试验的相似性要求应满足：

a）当ReM<ReP，在保证范围内应考虑雷诺数Re对效率和功率的影响，并对效率和功率值予以修正；

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b）对于选定的工况点，应在合同规定的σpl条件下进行性能试验以消除空化可能对能量、水头、

效率和功率的影响，并通过变空化试验进行校核；

c）空化试验应考虑弗劳德数Fr和雷诺Re对水质的影响。

6.2.3冲击式水轮机模型试验的相似性要求应满足：

a）能量试验应遵守Fr相似准则；

b）通常不考虑效率比尺效应，如果合同中要求或相关各方同意，可考虑弗劳德数Fr、韦伯数We

和雷诺数Re对效率和功率的影响并予以修正，修正方法见附录D；

c）飞逸试验可在Fr数不相似条件下进行，对于多喷嘴冲击式水轮机（水斗式水轮机），最大稳态

飞逸转速的测量要考虑到喷嘴运行中最不利的配合情况。

6.3主性能试验

6.3.1能量特性试验

6.3.1.1能量特性试验应按以下要求进行：

a）在无空化条件下进行最优效率试验并确定最优效率点，该点效率ηhoptM用于原型水轮机（或水泵）

效率修正；

b）在保证范围内，水轮机性能试验应在恒定水头下进行，水泵的性能试验应在恒定转速下进行，

且试验水头应满足4.2.2所规定的最低试验水头要求，如果受模型或试验台限制无法满足，则

应由需方、供方和实验室协商确定；

c）反击式水轮机性能试验应在电站空化系数σpl条件下进行；

d）效率和功率试验宜选取额定工况导叶开度40%～110%的范围，导叶开度间隔为10%左右，根据

需方的要求也可以扩大试验范围；

e）可调叶片水轮机的叶片桨叶角间隔一般定为5°左右，在必要的范围内经各方协商一致可以适

当减小桨叶角间隔（如间隔2°），对最优效率的转角及水电站的额定工况点、设计工况点应进

行重复验证；

f）冲击式水轮机效率和功率试验应覆盖水轮机整个运行范围，应考虑影响水轮机性能的尾水位高

程，并在双方选定的满负荷工况下通过改变尾水位来进行核验。

g）试验过程中应至少选定2个导叶或喷嘴开度的η=f（n11）曲线进行重复性验证，其中1个导叶

开度在最优效率点附近区域，其他需要验证的工况由需方在综合特性曲线上选定。

6.3.1.2水泵的能量特性试验宜包括驼峰试验、流量特性试验和最大入力试验等试验内容，试验要求

如下：

a）在完成所有开度的试验完成后确定水泵的协联运行曲线和驼峰角度，驼峰角度为最高毛扬程(频

率f=50Hz)对应的协联导叶角度；

b）驼峰试验的导叶角度应选取原型运行范围内最高扬程和最小流量对应的角度，试验流量范围应

涵盖最小流量值，且应从大流量开始逐渐减小流量，验证驼峰机组性能；

c）流量特性试验宜在最大毛扬程或最低毛扬程（电网频率f=50Hz）下进行，最小流量为最大毛扬

程下的原型流量，最大流量为最小毛扬程下的原型流量，平均流量为最大流量和最小流量的均

值，流量换算应考虑模型与原型之间的偏差；

d）最大入力试验宜在最低毛扬程下进行，通常为正常电网频率变化范围内且考虑原模型换算偏差

的功率最大值。

6.3.2空化试验

水轮机或水泵的空化试验应按以下要求进行：

a）空化试验的最低水力比能宜满足：

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1）低比转速混流式水轮机：300J·kg-1；

2）高比转速混流式水轮机：200J·kg-1；

3）轴流式式水轮机（包括转桨和定桨）：50J·kg-1；

4）灯泡贯流式水轮机：30J·kg-1；

5）水泵水轮机：300J·kg-1；

b）在选定的运行工况下，通过试验系统改变空化数σ来确定空化对水轮机性能（效率、流量或比

能、功率）的影响；

c）在空化试验时应保持工况参数不变，单位水头或单位流量之一应保持恒定；

d）空化特性试验的曲线以横坐标为空化系数σ，纵坐标为水轮机效率η、单位转速n11及单位流量

Q11绘制出以下三条曲线：η=f(σ)、n11=f(σ)和Q11=f(σ)。

e）临界空化数σc的选取宜以η=f(σ)曲线为依据，并参考n11=f(σ)和Q11=f(σ)曲线，σc根据效

率曲线的下降特性参考图1（a）~（d）中的方法之一确定。

f）初生空化宜采用闪频仪观察转轮低压侧出口的方法确定，初生空化系数σi根据气泡发生情况可

由双方协商确定，在电站空化数、初生空化数和临界空化数时的空化状态宜拍照或摄像记录；

g）水轮机初生空化数宜按以下准则确定：

——对于混流式水轮机，宜按3个转轮叶片表面开始出现可见气泡为依据来确定σi；

——对于轴流和贯流式水轮机，