ГОСТ Р 55003—2012
Многие изменяющиеся со временем факторы, такие как вихревые шнуры, влияют на точность
анализа ВГД, точность которого постоянно повышается. Решение о том. какие инструменты применять,
должно зависеть от конкретного случая, с учетом тщательной оценки рентабельности.
8.3 Испытания с использованием модели
8.3.1 Основные положения
Развитие гидравлических турбин, гидроагрегатов и насосов-турбин исторически проводилось с
использованием метода экспериментального исследования моделей в лаборатории. Данный метод, в
комбинации с аналитическими расчетами, основанными на предыдущих моделях, является надежным
инструментом разработки. Несмотря на совершенствование методов гидродинамического анализа,
связанных с введением новых технологий ВГД. модельные испытания являются единственным точным
способом оценить результаты расчетов подходящим и современным способом и прогнозировать работу
прототипа, принимая во внимание различные важные аспекты, такие как мощность и эффективность, риск
кавитационной эрозии, разгонное число оборотов, пульсациидавления, колебания крутящего момента на
валу, крутящие моменты на лопатках направляющего аппарата, вентилирование отсасывающей трубы и
осевую гидравлическую силу. Что касается феноменов нестабильности и возможных резонансов (пульса
ции давления, колебания крутящего момента на валу и вентилирование отсасывающей трубы), то модель
ные испытания не могут точно указать на потенциальный резонанс элементов проточной части гидравли
ческой станции, даже если их можно было бы смоделировать.
Модельные испытания позволяют установить эффективность гидравлической машины с малой
вероятностью погрешности (до
±
0,2
% в хорошо оснащенных лабораториях). Эффективность является
одним из важнейших параметров эксплуатации и так как испытание модели, как правило, происходит на
стадии разработки проекта, то использование этого параметра целесообразно в качестве критерия
определения рациональности. Метод модельных испытаний, применяемый при оценке новых гидрав
лических машин, подходит для оценки работ по восстановлению машин с различными вариантами для
потенциальных модификаций (статора, направляющего аппарата, рабочего колеса и отсасывающей
трубы).
Если испытания на месте установки затруднены, дорогостоящи или с высокой вероятностью иска
жений (например, крупные турбины с малым напором), то результаты модельных испытаний могут быть
приняты как основа для заключения контрактов. Это возможно в случаях, когда испытания проводятся
сначала на модели, воспроизводящей существующие профили, а потом на модели, воспроизводящей
новые профили. Иногда заключение контракта основывается скорее на демонстрируемых преимуществах
эксплуатации, чем на абсолютной эффективности восстанавливаемой машины.
Подобная методика используется при испытании прототипов (испытания «до» и «после») для
снижения систематических погрешностей.
Программа модельных испытаний для двух рабочих колес (старого и нового) может стоить от
нескольких сотен тысяч долларов до нескольких миллионов долларов США. в зависимости от того,
насколькодоступны некоторые компоненты модели и от объема программы испытаний. Последняя зависит
от предполагаемой величины эффективности и. для крупных электростанций сдесятками установок, могут
включать два и три производителя, результаты контрактных испытаний которых следует проверить в испы
тательнойлаборатории.
8.3.2 Сравнение испытаний с использованием модели
Существуют две категории испытаний с использованием модели:
- испытания с полностью подобной моделью. Полностью подобная модель дублирует гидравличес
кие профили существующих компонентов турбин, а также гидравлические профили новых компонентов.
Для чеготребуется определение точных геометрических размеров через оригинальные чертежи и измере
ния существующих компонент турбин. Даже при наличии оригинальных чертежей рекомендуется провести
некоторые измерения существующих компонент турбин для подтверждения существующих профилей.
- испытания с частично подобной моделью. В частично подобной модели компоненты сходны, но не
полностью дублируют гидравлические профили существующих или модифицированных компонентов
турбины.
Испытания с полностью подобной моделью предпочтительнее, так как испытания с частично подоб
ной моделью требуют корректировки вычислений, чтобы учесть недостаток неполного подобия некоторых
компонентов. Корректировки вычислений могут быть интерпретированы разными способами.
80