桥梁脉动测量

《公路交通科技名词》第一版。 2100433B

1996年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

为掌握水压脉动的规律，并分析它们对机组振动的具体影响，需选择适当的压力表或压力传感器，目前广泛应用的是压阻式传感器，它的灵敏度很高，无需放大器，其愉出可直接进行记录。用示波器或磁带记录仪记录测点信号随时间而变化的波形，并分析计算出各测点随工况变化的振幅与频率 。

由于不同原因引起的水压脉动的位置分布不同，因此测点应当选择在最能代表该种水压脉动特性的位置上，并均以流道壁面上的测量结果为依据，以便对比分析。例如。测尾水管涡带水压脉动时，测点应设在尾水管直锥段进口以下0.4~0.5倍转轮直径处的管壁上;分析叶栅绕流或卡门涡引起的水压脉动时，测点应设在转轮进、出口处。分析迷宫止水装置中的水压脉动时，测点应设在其高度的中部或进、出口处，分析发电机功率摆动时，测点应布置在压力钢管末端或蜗壳进口处。可按试验任务和现场具体施测条件取舍。

脉动流速有大有小，有正有负，为了比较不同点水流脉动的强弱，常用脉动流速的均方根来表示，称脉动强度。

压力脉动常规压力脉动

(1)常规压力脉动是混流式水轮机正常运行情况下产生的，只要水轮机在一定的工况下运行，相应的常规压力脉动就必然产生。

(2)每个导叶开度区的常规压力脉动都有其一定的特征和规律，而且所有混流式水轮机都具有基本相同的特征和变化规律。

(3)涡带压力脉动是常规压力脉动中最重要的一个，它对机组稳定运行的影响需要进行具体分析。

(4)常规压力脉动的幅值随工况参数的变化是渐变式的，不会发生突然的变化。

(5)水轮机中的其他压力脉动虽然并不代表水轮机的水力稳定性，但可能会对机组的振动稳定性产生影响。

压力脉动异常压力脉动

1、异常压力脉动产生的充分条件

异常压力脉动是水体或水、气联合体共振产生的。异常压力脉动产生的充分条件是：①一定的工况条件；②尾水管水、气联合体的固有频率与尾水管同步压力脉动频率一致。

在不同工况下，两种频率具有不同的组合关系；而在不同的组合关系下，就可能产生不同的异常压力脉动。组合关系的产生和特性则间接反映水轮机特征参数选择和转轮水力与结构设计的水平和取向。

2、尾水管水、气联合体是最重要的共振体

在水电站和水轮机中，主要的共振水体有3处：引水管路水体、转轮与导叶之间无叶区环形水体和尾水管水、气联合体。其中，引水管路水体共振和无叶区环形水体共振不反映或不完全反映水轮机的水力稳定性。因此，尾水管中的水、气联合体是水轮机中最重要的共振体。已知的高部分负荷压力脉动、低部分负荷压力脉动、涡带频率的异常压力脉动等，都是它共振的结果。此外，在偏离最优工况的各种水轮机工况下，还有产生其他尾水管水、气联合体其振的可能性。

3、异常压力脉动的幅值

各种由水体共振产生的异常压力脉动幅值的巨大区别，基本原因在于共振水体振动特性的差别。

单一水体共振产生的异常压力脉动幅值最大，这是由于共振水体在常压下具有不可压缩和阻尼比较小的原因。

尾水管水、气联合体共振产生的异常压力脉动最大幅值比单一水体小，与尾水管中气体空腔的体积有关；体积越大，空腔的吸收缓冲作用越大，最大值越小，反之亦然。在模型水轮机中，高部分负荷压力脉动最大相对幅值可能达到30%；涡带频率的尾水管水、气联合体共振产生的最大相对幅值曾经达到40%。在原型水轮机中，其他小负荷区和大负荷区由尾水管水、气联合体共振产生的压力脉动最大相对值很少有超过20%的。

4、异常压力脉动的其他重要特征

共振工况区范围比较小，共振又使压力脉动幅值有很大的升幅，故共振区内压力脉动幅值表现为“陡起陡落”的特征，这也是它最大的外在特征。

在水轮机流道横断面上，异常压力脉动都具有同步特性，这也是对机组振动的影响主要表现在垂直振动上的主要原因。