GB_T 35717-2024 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机流量的测量 超声传播时间法.docx

ICS27.140CCSKSS中华人民共和家标准GB/1357172024代GBZZ357172017水轮机、蓄能泵和水泵水轮机流量的测量超声传播时间法Dischargemeasurementforhydrau1.icturbinesfstoragepumpsandpump-turbines-U1.trasonictransit-timemethod2024T201实施2024-05-28发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会wm112侦急性引用文件13术语和定义143S测量JK理31.1 基本朦理1.2 超声拘持时间的窝，1.3 声its平均的计算1.4 *的tH6 要求66.1 费量管段选算66.2 声道JCjt66.3 费流”77 触与M试7.1 换能卷定位安装7.2 几何介敷流7.3 配量与调试8淘海»«朋*8.2定期第踪讦价10附录（短范性）声道高度与权魔不皴H附录B（规范性）it速代表性分考IMR13附录C（M范性）原形汰道能源装量的几何效赛重15KftD（贵科性）纯水中的声速18附录E（拐范性）不确定度辨定方法19附录F（资料性）超声传指时间量能力能试21参考文献22本文件按照GBT1.1-2020£标潴化工作导则第I部分：标准化文件的结构和起草规则的规定本文件代替GB/Z35717-2017©水轮机、蓄能菜和水泵水轮机流量的测量超声传播时间法3,与GR/Z35717-2017相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技木变化如下：增加了装置参数配置与四试（见73）;增加了测流数据定期次踪泮价（见&2）.请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的员任。本文件由中国电器工业协会提出本文件由全国水轮机标准化技术委员会（SAe/TC175）归口0本文件起草单位：中国计成科学研究院、国网甘用省电力公司电力科学研究院、中国水利水电科学研究院、北京市水资源调吱管理事,务中心、哈尔滨大电机研究所有限公司、河海大学、中国长江电力股份有限公司、水利部农村电气化研究所、国电南瑞科技股份有限公司、水利部机电研究所、声岛港万水技木有限公司、雅布I词冰电开发有限公司、清华大学、北京华声量测科技布限公司、西安理工大学、南京申瑞电气系统控制有限公司、东方电气集团东方电机有限公司、中国电建生团华东勘测设计研究院有限公司、大唐水电科学技术研究院有限公司、北京唯恩传感技术有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、国能大波河流域水电开发有限公司、汇中仪表股价有限公司、西华大学，*f三B<1.三*IMU玦MM.曲、海F、雌IiHk侬平、蟠良、冷吉强、球赵称朱际裁耍函限KdJk皿:、灿隘朴赫狗，狂蜘:、4*Rfi*赵修本斓吸曾历次版本裳布情况为I2017年首次发布为GB/Z357172017：本次为第一次修订.水轮机、蓄能泵和水泵水轮机流的测超声传播时间法1范B1.本文件描述了水轮机、益能泵和水泵水轮机流用测盘的超声传播时间法,包括测量原理、测试方法、装置选址与选型、装也安装与谓试要求、测试数据质J评价等得本文件适用于水轮机、而能泵和水泵水轮机的现场流崎测M,断面为即形或矩形的有压管道，直径或等效直径不小于0.8m.本文件适用于采用内贴式或外辅式换旎擀的超声传播时间法测流装置的流量测fit不适用于采用外贴式换能器的测流装汽的流Ift测Ift,2 S性引用文件卜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动用于本文件：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/T35138封闭管道中流体流量的测量渡越时间法液体超声流盘计JJF135S非实流法校准DNIOCIODN15000液体超声流量计校准规范3下列术语和定义适用于本文件.3.1超声传播时间法u1.trasonictransit-timemethod利用超声在流体中逆流传播时间与顺流传播时间之差求出声道相向流速，通过枳分能法计算面平均流速并与面积相乘得到流量的方法.3.2超声换能器u1.trasonictransducer超声测流装附中利用压电陶建来实现电输出和机械振动输出相互转换的部件。注：诵超线33内贴却嫡Bbui1.t-intransducer固定在流道内壁上的超泮换能器。3.4外插式换IwSp1.ug-intransducer从流道外壁插入安装固定的电声换能器，35超声传间法那漉SIdischargemeasurementdeviceofu1.trasonictransit-timemethod超声换能器宜接安装在现有流道上，采用Ia声传播时间法进行流M测玳的装置，注：以下脚用螳碗S3.6声道u1.trasonicpath超声在成时的超声换能器间传播的实际明径.法触判3.7声道长度u1.trasonicpath1.ength成对换低器之间超声在水介麻中传播的实际距离。3M声道角u1.trasonicpathan（>1.e声道与流道轴戏之间的夹角。3.9声道充度u1.trasonicpathheight声道相对于波道中心的高度注：声道高度的绝对值为声道与流道轴址间的嫩明琢以流道中心以上为汨乱以下为负（ft政下过流道中心的为呼，相对声道高度为声道高度与半径的比值，3.10JBiKMftAu1.trasonicpathhehtan*1.e对于阳形流道，出道高度与半径比值的正弦tfu寸应的角度，亦即利用经纬仪is行换能器安装时的俯仰角投影到断面上的角度。注：声道高咬角倾晒佻'2.3.11换能器凸出高度trans<kcerPnnrUSigheight换能器外形最r点到内壁的垂直距离C3.12凸出比protnsionratio换能器凸出高度与圆形流道断面直较（或矩形流道断面宽度）之比.3.13声道层u1.trasonic1.ayer声道高度相同的两个声道所在的层面。3.14声道面U1.1.raSoIIiCp1.ane声道角相同的一组声道所在的流道斜豉面。3.15声道投影流速u1.trasonicPaihprojectedve1.ocity测流装置利用传播时间直接测到的流速分量。注：亦即声道上的实闹谜做!泮均值瞰期建方向上的的，3.16声道轴向流速u1.trasonicpathaxia1.ve1.ocity声道投影流速除以声道角的余弦伯得到的流速。注：声道轴向健由韵IJF枳分计算流瞅，3.17矩形断面等效直径equiva1.entdiameter与矩形断面面积相等的圆的直径。3.18面平均流速cross-sectiona1.averageve1.ocityi1.流量除以过流断面面积得到的流速，3.19借指时间transitti三超声波从一个换能/出发开始计时，到达另一个换能器结束计时所;则到的时间。3.20时间差timedi11crenr对换能器互为收发测后超声传播时间时，逆流传播时间和顺流传播时间的基值，4 m下列符号适用于本文件。A:流道断面面积，中位为平方米(nwB:矩形流通断面宽度，单位为米(m).C：介质声速，舱位为米每秒t11Vs).>圆形断面直径或矩形断面等效直径，单位为米(m).di:那道i的声道高度，冷位为米(m10H:矩形流道断面高度,单位为米(m).U声道i的声道长度，单位为米(m)。声道i的自管壁起算的声道长度，单位为米Gn)。N:声道数，Q流道断面流量，单位为立方米每秒(m).R：圆形流道半径，单位为米(m)ta:声道i的顺流传播时间，单位为秒。1.i：声道i的相时声道高度.tu:声道i的逆流传播时间，单位为秒(三).UP阿i:声道i的河道投影流速，单位为米每秒(m机V1:声道i的声道轴向流速，单位为米每杪(nV».<1>：«的声道角，单位为度(°)。a;:声道i的声道高度角，单位为度(°)。t：超声传播时间差，单位为秒国。w:声道i的权重系数.5w*三aa三*f1.三超声传播时间法通过测砧超声在流体中传播的时间来计算流体的流速和流G,如图1G所示，一对换能器以河道长度1.、山道角力安装在流道两侧，流体中汽速C会与声道投影流速VPm-vco加,造成出声逆流传播时间tu大于顺流传播时间ai,=1.(C-vw)vw-(1.t-1.r.)1./2G-1.(C+wrt)JIC-(1.<,+1.<.)1./2由公式(I)可以得到声道轴向流速v,见公式2:上.-£-0斗一1.-91.<2)cos92es91.c,taJ2an，”.式中，超声传播时间差Ai=(uta,是招再传播时间法的关键测年参数，潭道轴向流速的计算不依赖F声速，介麻声速变化不会直接影响流速的测吊结果“图1超声传播时间法原理示意图在实际应用中，经常在流道中不同声道高度z;上平行布河若干声道。1.1.ff1.1.b)所示，好条声道的河道轴向流速v:代表其上下一定面积内的平均流速，利用多个内道轴向流速v：更好地估计流道的面平均流速V,进而得到流道的流量Q.见公式(3):Q=Av=Af(vt.v2Un)式中；A流道断面面枳：N声道数.5.2 超声传播时间的测测流谀胆声道长度通常在米量级.超声传播时间通常在罡秒盘级,时间差通常在微秒眼级,时间差的测泯准确度要求要远离于传搭时间。测流装置采用过零检测、波形相关分析等方法测tf播时间和时间差，应提高单位时间内的采样次数进行多次平均处理.测流装置需要测凝换能器之间水介鲂中的蚓声住搭时间来计算泮道轴向流速，主机应消除信号电缆中的信号传播时间、换能器兀配层中的传播时间、电子设备中的信号处理时间等造成的时间延迟.5.3 声道层平均流速的计算测流装汽所处流道可能具有较覆的横向流动，交叉声道面配置可有效削弱横向流动的干扰，声道投影流速与垂直于声道间的波速分Jft无关.假设声道层内两声道上的线平均流速分技相等.其流速矢量记为ba,与流道轴向的夹角记为0,如图2所示。TSC可分解为向流速Va和横向流速V.其中丫是测流装配带里测到的声道轴向流速。当存在横向流速V,时，测到的声道投影流速分别为0ps.A=vsccos(A+0)vpa.B-V1.ogcos(<p-0),进步换完到A、B两出道面的出道轴向流速见公式(4>和公式(5):VA-VIayercos<A+0>osUB-VIa”代os(s-0Z'8sB(5)利用几何计算可得到待测声道轴向流速见公式(6):vax=V1.aycrcosO=(vAangs+vptangAy(tan<pA+tan<j>s)(6)当声遒角<t>ArpB时,可以简化为公式(7)：Vax=<vA+vBV2(7)如果采用单声道面配置，将存在较大的流速测笊误差，利用交叉小道面可以有效提高测流装范的准确度。换能器安装时通常会凸出于流道边壁,如图3所示.换能器凸出将造成：a）换能器附近波动存在旋涡,局部声道投影潦速与无换能潺时相