郭全宝

摘 要：随着国家整体实力的提升以及科学技术领域的进步，水利工程以及水利发电领域的发展得到了不小的创新与突破。在近几年的发展中，很多科研团队对相关工程领域中涉及到的设备或技术手段进行了全方位的研究，并对相关水利设备的应用原理和特点进行了深入的分析，从而提高设备的应用价值与效果。水轮机作为相关水利工程项目中的重要设备，不仅受到了很多科研团队的关注，研究团队还对其模型和压力测试方面的内容展开了深入研究，以此来提高水轮机的运作效率。本篇文章就水轮机模型压力脉动的测试及方法进行简单的论述，仅供相关研究人士参考。关键词：水轮机模型；压力；测试；方法水轮机在国家水利资源开发以及水利发电等领域的发展中扮演着至关重要的角色，在近几年的发展中受到了很多研究团队的关注。除了水轮机运作中涉及到的技术手段和制作工艺等，一些科研团队还对水轮机模型压力脉动的测试展开了进一步的研究。一方面是国家经济实力和科技实力同步提高的影响，另一方面是由于一些传统的测试手段已经不能很好的满足水轮机模型压力脉动研究的需要，需要对相应的方法和手段等进行更新变革才能为研究工作的进一步开展提供有利条件。1 水轮机模型的意义水轮机相似理论是研究相似水轮机之间存在的相似规律，并确定运行参数之间换算关系的理论。目前水轮机相似理论已经广泛应用于水轮机设计、制造、选型和最佳运行方案选择上，但由于水轮机水流条件复杂性，根据水轮机模型方法研究水轮机真机的相关特性，必须在保证水流运动相似的条件下进行。由于水轮机组的电力工程属性普遍有着规模大、投资高、建设难的问题，水轮机试验人员在对水轮机进行设计、制造、选型等工作时无条件用真机对水轮机运行和各项特性进行试验和分析，导致用计算指导实践的弊病，一旦计算与实践脱节出现问题，损失不可估量。由于模型水轮机具有运转规模小、费用小、试验方便的特点，不但可以随着需要变动工况，还能在较短时间内对水轮机运行整体特性进行分析。模型水轮机运行参数通过一定的曲线关系可指导真机运行和特性研究，利用模型水轮机运行功率和相关特性研究可在水轮机发电机组建设前提前选择好最佳机型和运行方案，对水轮机组高效的运行提供保证。2 水轮机模型压力脉动测试2.1 压力脉动测试概述压力脉动是指紊流中一点处压强随时间做随机变化的现象，是机组产生振动、噪音的重要原因之一，也是衡量机组稳定性的重要指标。想要提高系统的工作品质就应对水轮机组内部的压力脉动情况进行分析，并且通过改进相应结构和安装技术减少压力脉动对机组产生的影响，从而使机组能够更稳定的运行。2.2 压力脉动测试的方法传统的压力脉动测试主要有磁带记录仪记录法、图形记录法、数字记录法、计算机信息采集分析法等。在这些方法中比较常用的是磁带记录仪记录法和计算机信息采集分析法。磁带记录仪测试法作为传统方法中的常用手段，虽然能够对压力传感器传输的信号做到准确记录和自行分析，但由于计算主体仍然是凭借人力，因而受到人为影响的因素比较大，而且这种方法还存在着可重复性查、准确度低、速度慢的缺点。而随着计算机技术发展开发的计算机数据采集分析法，通过对计算机系统的设计，不但可以加大试验测试的自动化程度，还能够提高试验速度和增加试验的准确性。3 水轮机模型压力脉动测试的方法科学合理的选择水轮机模型压力脉动测试方法对水轮机整体研究的开展有着重要的意义和影响，对于相关科研团队来说，正确的测试方法还能在一定程度上解决一些存在水轮机运作过程中的问题，对水轮机的平稳运作和相关测试工作的开展都起着关键性作用。3.1 设备测量方法通过计算机数据采集的方法对顺轮机中重要的设备进行相应的测量是现阶段很多工作团队都会用到的方式。因为在网络信息时代的发展下，很多行业领域在发展过程中都会将计算机技术合理的应用到实际工作中，以此来提高相关工作的效率和质量。所以在水轮机模型压力脉动测试中，有效的利用计算机数据采集方法，能够对其中设备的测量工作提供便利条件。水轮机模型中会涉及到很多的独立设备，如压力传感器、信号放大器或示波器等。这些部件不仅是水轮机运作中的基础部分，也对水轮机的平稳运作有着重要的作用。当相关工作团队在对水轮机模型压力脉动进行测试的时候，会着重测量稳定性较好的压力传感器，并对相关的数据信息进行全面的记录和整理，同时还会对相关构件的位置进行计算，从而为水轮机整体的运作效果提供保障。3.2 位置测点水利机械流道和流场叶片是水轮机压力脉动中重要的部分，与水轮机整体的运作效果和平稳性有着密切的关系。当两者中的任何一个出现故障的时候，都会对水轮机的安全运行造成影响，因此在近几年的发展中，很多科研团队对这两部分内容给予了高度的关注。水利机械流道和流场叶片的测点位置布置工作对相关测试工作的开展有着重要的意义和影响。通常情况下，压力测点的位置主要集中在转轮和导叶附近，而部分测点也会出现在轴管的弯曲部位。所以相关工作团队在全面掌握水轮机整体运作情况之后，可以根据实际情况增加测点的位置，从而为测点工作的开展提供有利条件。3.3 数据采集数据采集前首先要明确采样频率和时间。如果采样频率过低，采集的波形可能不完整并会发生畸变；如较长时间使用很高的采样频率会导致没有足够的内存或硬盘，存储数据慢。关于采样时间问题，虽然说采样时间越长所得数据越多分析结果越准确，但鉴于采样设备的硬盘大小和考虑到分析工作的工作量问题，应将采样时间控制在一个合适范围内，采用采样时间间隔At乘以采样数目N等于采样时间t的计算方法来确定采样时间的长短，数据采集完成后要对信号做适当处理，例如做傅里叶变换。数据采集过程中尤其要注意采样频率和采样时间的确定，这两个因素将直接影响水轮机模型压力脉动分析的准确性，确定采样频率和时间要根据真机运行和使用特点对模型机采样频率和时间进行设定，使试验结果能够正确的指导真机的设计、安装和运行。4 结束语目前，很多科研团队都能采用科学合理的测试手段和方法对水轮机模型压力脉动进行深入的研究，同时还能将其他一些先进的测试技术应用到实际的研究中，为相关研究工作的开展提供便利条件。为了进一步提高水轮机整体的运作效果和质量，还有部分研究团队还会借鉴国外一些科技实力雄厚国家的水轮机模型压力脉动测试方法和理念，以此来完善测试过程中存在的问题和不足之处。相信在未来的发展中，水轮机整体的运作质量和效率能够得到有效的提升，相关测试技术与方法也能被广泛的应用到更多设备的研究中，从而为国家科技实力的提升奠定良好的基础，为国家建设与可持续发展提供保障。参考文献[1]姚丹，卢池.水轮机模型压力脉动的测试及分析方法[J].中国水能及电气化，2012（11）：61-63.[2]Houde，田超.轉桨式水轮机叶片压力脉动试验研究——第二部分：过渡过程工况[J].国外大电机，2014（4）：38-42.[3]刘文杰，秦坤涛，徐用良，等.水泵水轮机在水轮机制动工况下压力脉动的模型试验研究[J].大电机技术，2016（3）：41-45.