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第一章绪论第一节水力机械基本概念水力机械：以液体为工作介质和能量载体的机械设备。容积式水力机械工作腔数量与容积、静压力叶片式水力机械能量转换、力、水轮机、水泵叶片式水力机械的分类叶片式水力机械叶轮内液体的特性能量交换水力机械代表机型反击式压力和速度都发生变化动能和势能径流式、混流式轴流式离心泵水轮机冲击式速度发生变化动能切击式、斜击式双击式水轮机第二节水力机械质量检测的目的与意义1、为水力机组运行提供最可靠的技术资料，有效指导生产；2、检验水机理论、计算方法；3、鉴定水力机组制造质量；4、鉴定水力机组安装质量；第三节水力机械质量检测的内容1、投运前材料、尺寸、安装过程2、投运后效率、过渡过程、稳定性、力特性、空蚀与磨损、启动第四节常用传感器与检测仪器常用传感器的选用分类1、按被测物理量位移、速度、温度、力、加速度2、按传感器工作原理机械、电气、辐射3、按信号变换特征物性型、结构型4、按传感器与被测量之间的关系能量转换型、能量控制型5、按传感器输出量的性质模拟式、数字式性能1、量程最大与最小输入量的范围2、精确度测定值与真值附和的程度3、灵敏度稳态输出量变化与输入量变化的比值4、线性度输出与输入之间的关系曲线与选定的工作曲线的偏离程度5、迟滞小到大与大到小，输出不一致的程度6、重复性多次变动所得不一致的程度7、零点漂移在零状态下，输出值的漂移。时间、温度8、动态特性随时间变化的输入量的响应特性选用原则1、确定传感器的类型对象、环境2、灵敏度的选择信噪比高、方向性3、频率相应特性频率相应高，可测的信号频率范围就宽。4、线性范围线性范围宽，量程大5、稳定性率定6、精度精度越高，价格越贵常用传感器的性质常用检测仪器1、超声波探伤仪工件内部探伤2、千分表长度测量3、粗糙度仪表面粗糙度TR100粗糙度仪4、声级计噪声测量声压级（L、A）第二章材料试验材料力学试验拉伸试验1、抗拉强度拉断前的最大应力值2、屈服强度下屈服点的应力值3、弯曲垂直外力、加荷方式、试件断面、跨距4、延伸率延伸、残余延伸率、非比例延伸率、总延伸率塑性材料、脆性材料5、抗冲击韧性定义、单位、冲击韧度取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有关。不同类型和尺寸的试样，不能直接比较。6、硬度试验方法试验内容适用范围划痕法莫氏硬度划痕对比矿物的硬度压痕法布氏硬度压入钢球退火状态金属洛氏硬度压入120°金刚石圆锥或直径为1.588mm钢球直接读数维氏硬度压入两相对夹角136°正棱形角锥极薄层内的硬度，鉴别金相组织动力法肖氏硬度回跳硬度，比较弹性模量相同的材料原材料7、剪切试验一对方向相反距离很近的横向力作用、错动变形探伤内部的裂纹或缺陷的无损检测探伤方法原理优点缺点与局限性超声波超声波在试件中的传播特性1、可检材料：金属、非金属、复合材料2、可检厚度范围大，表面、内部都可检3、缺陷定位较准4、面积型缺陷检出率高5、灵敏度高6、对人无害1、不规则外形试件不易检测2、材质、晶粒度对检测结果有影响3、检测结果无直接见证记录渗透渗透液渗透入表面开口缺陷中，显像1、适用各种材料2、较高的灵敏度3、显示直观1、只能检出表面开口的缺陷2、多孔材料工件和表面粗糙的工件不适用3、不能定量磁粉材料、工件被磁化，磁粉形成目视可见的磁痕1、铁磁材料2、检测工件表面和近表面的缺陷1、不能检测非磁材料2、不适用于检测工件表面浅而宽的缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁力线方向夹角小于20°的缺陷X射线射线穿透试件，胶片产生潜影，密度不同，射线吸收系数不一样1、直观图像，定性准确2、检测结果有直接记录，可长期保存3、对体积型缺陷检出率高1、对面积型缺陷容易漏检2、工件宜薄不宜厚3、适宜检验对接焊缝，不宜检验角焊缝及板材、棒材、锻件4、成本高、速度慢5、对人体有害第三章尺寸检测几何形状与型线1、叶片进口型线和头部形状2、叶片出口型线和头部形状3、叶片进口角度4、叶片进口节距5、叶片出口开度形位公差形状公差、位置公差粗糙度测量转轮表面单位：μm第四章安装调试安装过程检测1、机组轴线垂直度偏差2、导轴承轴瓦间隙3、发电机定、转子圆度1米16个测点±4%启动调试检测1、机组充水试验2、机组空载试运行①机组机械运行检查②调速器调整试验③停机试验④机组过速试验⑤发电机升压试验3、机组并网及负载下的试验①机组带负荷试验②机组负荷下调速器试验③机组甩负荷试验第五章水力机械效率原型效率试验的目的1、提供最基础最重要的技术资料动力特性2、鉴定水轮机的效率特性水轮机效率与出力的关系曲线、流量与机组出力关系曲线、机组出力与耗水率关系曲线与模型试验换算的效率特性曲线比较，验收机组3、率定蜗壳流量计的流量系数K值，方便以后流量测量与在线监测4、鉴定水轮机的其他特性汽蚀、机组振动、尾水管压力脉动。机组改造试验原理水力机械的效率：有用功(功率)与总功之比，或者描述为输出功率与输入功率的比值。水轮机功率：水轮机轴功率与水流功率的比值。水泵功率：水泵轴功率与输入电功率的比值。试验方法除去用热力法直接测量以外，其他以流量测量的方法为依据。水轮机的效率可用下式表示：QHP81.9其中：P——水轮机输出功率(kw)；Q——水轮机流量(m3/s)；H——水轮机水头(m)。水泵装置的综合效率。电PgQHρ——水的密度，kg/m3g——当地的重力加速度，m/s2Q——流量，单位时间内通过泵体的水体体积，m3/sH——水泵的总扬程，装置扬程是进口处水位高程与出水管出口处水位高程之差，mP电——电机的输入功率，kW流量测量的方法流速仪法、水锤法、示踪法、蜗壳差压法、超声波法、堰测法、毕托管法、相对法等试验准备工作1、技术资料的准备2、现场检查3、测试段管道的几何尺寸精确测量4、仪器设备标记和率定5、组织工作领导小组、指挥机构、测试人员流量测量流速仪法测流量流速仪法实质是流速面积法。它要求把若干部流速仪分布在明渠或封闭式管道的某一个适当横断面的指定点上,然后测量水流速度,并将所有测取的流速选行积分,这样可以得到流量。机组在试验期间的要求：水流均匀稳定；水质应足够清洁；水中不溶解或悬浮的物质不得影响仪器仪表测量的准确度。这种测量方法计算流量的前提是假定流速分布（尤其是边壁附近的速度分布)接近已知的规律。因此，流速仪法的关键问题是如何选择合理的测量断面,使之较好地符合上述要求和实际水流流态。1.测量原理（1）测定测流断面的尺寸,以确定断面面积。该断面应选择在垂直于管轴线的直管段内；（2）确定测流断面上测点的位置；（3）测量断面内所有测点的流速的轴向分量,并确定其流速分布曲线。流速分布曲线的误差，主要取决于断面内测点的数目和位置及其流速分布曲线的形状；（4）从上述的测量结果可确定测流断面的平均流速；（5）计算管道内的过流量,它等于测流断面面积和平均流速的乘积。流量测量原则和要求1.水流的稳定性在压力管道内进行流量测定时,水流流动应是净水（水中不应带有不适当数量的悬浮物、冰块及其它异物），属满管流、处于稳定条件下。而且水流没有长周期的脉动,因而认为管道内的水流为稳定流。若功率和水头变化较大或突然发生变化,则须重新进行试验。2.漏水和渗水在试验期间,测流断面与机组进出口之间的管道内,不允许存在漏水、渗水及分流现象。此外,还要观测记录测流断面和被试机组之间管道内的调压井的水位变化,并相应地校正其计算流量。同时在测流断面和被试机组之间的管道内取用的润滑水和冷却水都应从其它机组管道内取得。这样可以保证通过测流断面的流量全部进入被试机组。如果在测流断面和机组进出口之间的管道内存在漏水、渗水和分流现象,应采取措施进行封堵。若效果不显著,则须测取各自的流量,以便供给流量测量参考.3.测量时间为了减少流量测量误差,在每个工况点的测程时间内,应能直接从仪器仪表上测取不少于5次读数(不少于2min)；如果水流中存在持续时间较长的脉动,应在每次测程中包括四个以上的脉动周期，则流速仪的测量时间须延长，这样才能正确地测量其平均流速，但有可能影响整个试验的进程，而脉动周期的规律至少应通过10至15分钟的时间来观测流速仪的速度变化，方可确定脉动的持续时间。流速仪的一般要求流速仪轴线与水流速度矢量的夹角不超过5°。尽可能避免在斜交或汇合水流中应用流速仪测量流速，如果对水流条件有怀疑，可考虑先做横断面试验,测定其流速,依此确定流速的规律性。流速仪在使用中，特别在径流式水电站或泵站选行测速时，应随时注意从上游漂下来的杂草等。因此需要组织人员进行打捞，以免影响流速仪的正常运转。（4）流速仪的率定流速仪通过率定,可得到水流流速和螺旋桨转速之间的关系。此关系通常以一条或若干条直线表示。其方程式为：V=An+B式中：V为水流速度,单位为米/秒；n为桨叶旋转速度,单位为/秒；A和B为流速仪的率定系数。流速仪在使用前后，一般都应进行率定。如果流速仪率定后,存放时间较长，一是要加强对流速仪的保养，二是要在使用前进行检查。流量计算流量是根据各测点流速仪的测量而得到整个测流断面的流速大小布分布状况，由此获得断面的平均流速,然后乘以断面面积,即可得到流量。测试方法原理使用条件备注流速仪法把若干部流速仪分布在明渠或封闭式管道的某一个适当横断面的指定点上,然后测量水流速度,并将所有测取的流速选行积分,这样可以得到流量。1、水流稳定，水质清洁。2、流速分布必须规则，流速仪轴线与水流速度矢量的夹角不超过5°矩形与梯形断面，测点至少25个.圆形封闭管道13点3×4+1，上游20D,下游5D压力时间法由于导叶开度的变化，在管道中水的质量加速度将随之变化；另外，管道两个断面之间的压差变化形成一个力，从而得出加速度和力的关系。1、在两个压力测量断面之间不存在中间自由水面。2、泄漏量不大于测量流量的5%3、3、多进口，单独、同时测试4、测试端，笔直截面相等5、面积长度现场测量水锤法吉普逊法6、压力损失和动压之和不超过20%7、差压传感器要居中布置超声波法将声波的传播速度和水流速度进行矢量叠加，声波向上游的传播时比向下游传播时的绝对速度稍低。通过测量声波向上下游两个基本方向的传播时间，便可测得流体沿声道的平均轴向流速。1、应消除气泡或悬浮物2、避免测量小于1.5m/s的流速或小于0.25m的管径3、测量断面与管道轴向的夹角应在45°-75°之间四声道测量蜗壳压差法具有一定流速的水流在流经弯道时，产生离心力，形成内外压力差，压力差与流速有关，流速与流量有关，可求的流量蜗壳流量计压差尽可能大高低压孔口在同一断面内。混凝土蜗壳金属蜗壳精度低水位、压力和水头（扬程）测量基准点测量位置水泵进水池出水池水电机组拦污栅尾水管出口水位测井测量仪器水轮机水头的测量：水轮机水头定义为水轮机进口断面与尾水管出口断面的总能量之差功率测量1、间接法(损耗分析法)2、直接法P=M*n/974轴功率可采用负荷变送器、扭矩仪或其他表面应力型或叫扭转型的仪器测量，仪器的力矩测量范围应不低于其额定量程的25%转速测量用直接法来测量功率时，转速测量必须在相对于水力机械主轴没有任何转差的情况下进行。相对效率检测水轮机的最优工况是指η最高的工况。水轮机在最优工况运行时，不但效率高，而且稳定性和空蚀性能也好。因此，在实际运行中，水轮机的运行工况范围均有一定限制。直接测量效率的热力学法利用单位机械能和水力比能来确定效率就无需测量流量。允许直接测量单位机械能仪器取水探针试验条件1、高压测量断面2、低压测量断面耗水率每发一度电，通过水轮机的流量。第六章压力脉动、振动和噪声检测振动产生的原因机械、电气、水力压力脉动定义、部位、共振常见脉动现象：振动产生部位振动特征原因蜗壳、导叶振动随运行工况变化时有时无涡流带进入转轮导叶或转轮叶片尾部振幅随过机流量增加而明显增大卡门涡列尾水管振动强弱与运行工况关系密切，区域不同，振动不同偏心涡带。偏离设计工况。低水头、低负荷止漏环、密封结构振动摆度及压力脉动值，均随机组负荷和过机流量的增加而明显增大间隙不当，间隙不均振动测量水力、机械、电气三个方面振动的特征、原因、部位见附表噪声测量噪声定义：１.任何令人不愉快的或不希望有的声音