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eLibrary > BS EN 62006:2011 Hydraulic machines. Acceptance tests of small hydroelectric installations >

BS EN 62006:2011 Hydraulic machines. Acceptance tests of small hydroelectric installations, 2011

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BS EN 62006:2011 Hydraulic machines. Acceptance tests of small hydroelectric installations, 2011

30237718.pdf [Go to Page]
English [Go to Page]
CONTENTS
FOREWORD
1 Scope
2 Normative references
3 Terms, definitions and schematic layout [Go to Page]
3.1 Terms and definitions
3.2 Schematic layout of a hydroelectric installation
4 Nature and extent of guarantees [Go to Page]
4.1 Grouping of classes A, B, C
4.2 Scope of performance guarantee
4.3 Scope of tests
4.4 Aptitude
4.5 Warranty
5 Safety tests (commissioning) [Go to Page]
5.1 Pre-start tests
5.2 Closing devices
5.3 First run operation and control
5.4 Bearing run at rated speed
5.5 Emergency shutdown (no load)
5.6 Electrical protection
5.7 Overspeed test
5.8 Runaway test
5.9 Overpressure, emergency trip and load rejection tests
5.10 Measured quantities
6 Trial operating and reliability tests (commissioning) [Go to Page]
6.1 General
6.2 Temperature stability of rotating parts
6.3 Speed controller system
6.4 Control of cam correlation
7 Performance guarantees and tests [Go to Page]
7.1 General
7.2 Maximum generator (transformer) power output as a function of net head
7.3 Index test
7.4 Turbine efficiency
7.5 Correcting the efficiency using the model curve
8 Computation of results and comparison to the guarantee [Go to Page]
8.1 General
8.2 Power output
8.3 Relative turbine efficiency (index test)
8.4 Absolute turbine efficiency
9 Error analysis [Go to Page]
9.1 General
9.2 Estimation of systematic (bias) uncertainties
9.3 Estimation of random (precision) uncertainties
9.4 Evaluation of the uncertainties
10 Other guarantees [Go to Page]
10.1 Cavitation
10.2 Noise
10.3 Vibration
Annex A (normative) Terms, definitions, symbols and units
Annex B (normative) Head definition
Annex C (normative) Method of speed measurements
Annex D (normative) Power output measurement
Annex E (normative) Methods of discharge measurement
Annex F (informative) Plant condition
Annex G (informative) Commissioning
Annex H (informative) Performance test efficiency calculation
Annex I (informative) Cam correlation test
Bibliography
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Schematic layout of a hydroelectric installation (water to wire system)
Figure 2 – Warranty period
Figure 3 – Vanes and blades servomotors force measurements (Kaplan on line)
Figure 4 – Evaluation of the guide vane (GV) closing characteristic
Figure 5 – Needle servomotor force
Figure 6 – Automatic start – Synchronization – No load test (Kaplan turbine)
Figure 7 – Emergency shutdown from no load test (Kaplan turbine)
Figure 8 – Runaway test (Kaplan turbine)
Figure 9 – Emergency shutdown due to an electrical fault
Figure 10 – Emergency shutdown due to a mechanical fault
Figure 11 – Emergency shutdown due to the governor failure
Figure 12 – Evaluation of the maximum overpressure
Figure 13 – Temperature stability, recording at no load up to stable conditions
Figure 14 – Speed governor check at no load
Figure 15 – Maximum power output: procedure to compare measured power output at actual net head to the guarantee
Figure 16 – Comparison of the shape of the turbine characteristic to the guarantee
Figure 17 – Example of an optimized switch band for 1 and 2 turbine operation
Figure 18 – Efficiency test: procedure to compare guaranteed turbine efficiency to the prototype measurement results, including the overall uncertainties
Figure 19 – Hill chart – Showing head loss examples with one and two units in operation using the same penstock
Figure 20 – Shifting of the performance curves
Figure 21 – Variation of factor k and exponent x on turbine index efficiency
Figure 22 – Random uncertainties of a single operation point, example for penstock pressure variation and fluctuation
Figure 23 – Detection of outlier errors: example to find offset and reading errors by plotting in linear and logarithmic form with the same data
Figure 24 – Example of scattered points with function of second order
Figure 25 – Scattered points smoothed by individual fitting on adjacent sections
Figure 26 – Overall uncertainty of head for free water level for low head turbines
Figure 27 – Overall uncertainty of head in a closed conduit
Figure 28 – Estimated overall uncertainties of the discharge by index measurement versus full scale differential pressure
Figure 29 – Operation range and cavitation limits
Figure A.1 – Transient pressure fluctuation at the turbine high pressure reference section, when a specified load is suddenly rejected
Figure A.2 – Transient pressure fluctuation at the turbine high pressure reference section, when a specified load is suddenly accepted
Figure B.1 – High pressure reference and measuring sections
Figure B.2 – Measuring section at tail water
Figure B.3 – Measuring section at draft tube
Figure B.4 – Definition of measuring sections
Figure B.5 – Kaplan turbine with horizontal shaft
Figure B.6 – Kaplan turbine with vertical shaft
Figure B.9 – Francis turbine with vertical shaft, with stagnation probe
Figure B.10 – Francis turbine with horizontal shaft with pressure on suction side
Figure B.12 – Pelton turbine with vertical shaft
Figure B.13 – Turgo turbine with horizontal shaft
Figure B.15 – Crossflow turbine with horizontal shaft, with draft tube
Figure B.17 – Specifications for static pressure taps
Figure B.18 – Example: discharge versus guide vane opening
Figure C.1 – Overspeed and runaway
Figure D.1 – Typical losses of a synchronous generator
Figure D.2 – Asynchronous generator: typical power factor and slip factor
Figure D.3 – Power measurement using the two wattmeter method
Figure D.4 – Power measurement using the three wattmeter method
Figure E.1 – Typical arrangements of acoustic transducers
Figure E.2 – Arrangement for pressure time method
Figure E.3 – Example of pressure-time diagram for a uniform conduit
Figure E.4 – Example of pressure-time diagram for a non-uniform conduit
Figure E.5 – Example of pressure-time diagram for a combination of uniform and non-uniform conduits between several sections
Figure E.6 – Location of taps for differential pressure method of discharge measurement
Figure E.7 – Location of taps for differential pressure measurement of discharge in a bulb turbine
Figure E.8 – Location of taps for Winter-Kennedy method of discharge measurement through a turbine equipped with a steel spiral case
Figure H.1 – Comparison of measured index efficiency with the guaranteed values
Figure I.1 – Index measurement to optimize the efficiency
Figure I.2 – Three dimensional cam correlation
Tables [Go to Page]
Table 1 – Scope of classes A, B, and C
Table 2 – Maximum runaway speeds (nrun) expressed as a percentage of rated speed
Table 3 – Performance test parameters
Table 4 – Index discharge measurement methods
Table 5 – Site data
Table 6 – Systematic uncertainties at full load
Table 7 – Systematic uncertainties of discharge versus turbine opening
Table 8 – Overall uncertainties of the shape of turbine characteristics with respect to the guaranteed efficiency
Table 9 – Data used in Figure 28
Table 10 – Limits for cavitation damage
Table A.1 – Density of water
Table E.1 – Selection of flow measurement method
Table E.2 – Evaluation of the penstock factor with estimation of the systematic uncertainty
Table H.1 – Plant index efficiency guarantee
Table H.2 – Transformer data
Table H.3 – Data measurements (not all tests included)
Table H.4 – Calculation of results
Français [Go to Page]
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS
1 Domaine d’application
2 Références normatives
3 Termes, définitions et schéma d’un aménagement [Go to Page]
3.1 Termes et définitions
3.2 Schéma d'un aménagement hydroélectrique
4 Nature et étendue des garanties [Go to Page]
4.1 Groupage des classes A, B, C
4.2 Domaine d’application de la garantie de performance
4.3 Domaine d’application des essais
4.4 Aptitude
4.5 Garantie
5 Essais de sécurité (mise en service) [Go to Page]
5.1 Essais avant le démarrage
5.2 Dispositifs de fermeture
5.3 Fonctionnement et contrôle de la première période de fonctionnement
5.4 Fonctionnement des paliers à la vitesse nominale
5.5 Arrêt d’urgence (marche à vide)
5.6 Protection électrique
5.7 Essais de survitesse
5.8 Essais d’emballement
5.9 Essais de variation de pression transitoire, de déclenchement d’urgence et de suppression de charge
5.10 Quantités mesurées
6 Essais de fonctionnement et essais de fiabilité (mise en service) [Go to Page]
6.1 Généralités
6.2 Stabilité de température des pièces tournantes
6.3 Systèmes de contrôle de la vitesse
6.4 Contrôle de la corrélation des cames
7 Garanties et essais de performance [Go to Page]
7.1 Généralités
7.2 Puissance maximale à la sortie du générateur (transformateur) en fonction de la hauteur de charge nette
7.3 Essai indiciel
7.4 Rendement de la turbine
7.5 Correction du rendement en utilisant la courbe du modèle
8 Calcul des résultats et comparaison avec les garanties [Go to Page]
8.1 Généralités
8.2 Puissance
8.3 Rendement relatif de la turbine (essai indiciel)
8.4 Rendement absolu de la turbine
9 Analyse des erreurs [Go to Page]
9.1 Généralités
9.2 Estimation de l’incertitude systématique (erreur systématique)
9.3 Estimation de l’incertitude aléatoire (précision)
9.4 Évaluation des incertitudes
10 Autres garanties [Go to Page]
10.1 Cavitation
10.2 Bruit
10.3 Vibrations
Annexe A (normative) Termes, définitions, symboles et unités
Annexe B (normative) Définition de la hauteur de charge
Annexe C (normative) Méthodes de mesure de la vitesse
Annexe D (normative) Mesurage de la puissance
Annexe E (normative) Méthodes de mesurage du débit
Annexe F (informative) Données de l’aménagement
Annexe G (informative) Mise en service
Annexe H (informative) Calcul du rendement pour l'essai de performance
Annexe I (informative) Essai de corrélation des cames
Bibliographie
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Schéma d’un aménagement hydroélectrique (système «de l’eau jusqu’aux câbles»)
Figure 2 – Période de garantie
Figure 3 – Mesures des efforts des servomoteurs des directrices et pales (Kaplan en ligne)
Figure 4 – Evaluation des caractéristiques de fermeture des aubes directrices
Figure 5 – Efforts de manœuvre du servomoteur du pointeau
Figure 6 – Démarrage automatique – Synchronisation – Essai marche à vide (turbine Kaplan)
Figure 7 – Arrêt d’urgence dans le cas d’un essai de marche à vide (turbine Kaplan)
Figure 8 – Essai d’emballement (turbine Kaplan)
Figure 9 – Arrêt d’urgence suite à un défaut électrique
Figure 10 – Arrêt d’urgence suite à un défaut mécanique
Figure 11 – Arrêt d’urgence suite à une défaillance du régulateur
Figure 12 – Évaluation de la surpression maximale
Figure 13 – Stabilité de température, enregistrement depuis le fonctionnement sans charge jusqu’aux conditions de fonctionnement stables
Figure 14 – Vérification du régulateur de vitesse, sans charge
Figure 15 – Puissance de sortie maximale: procédure de comparaison de la puissance mesurée à la hauteur de charge nette réelle avec la valeur garantie
Figure 16 – Comparaison de la forme des caractéristiques de la turbine par rapport à la garantie
Figure 17 – Exemple d’une bande de commutation optimisée pour un fonctionnement avec une et deux turbines
Figure 18 – Essai de rendement: procédure de comparaison du rendement garanti de la turbine par rapport aux résultats de mesure du prototype, y compris les incertitudes globales
Figure 19 – Diagramme des collines de rendement – Exemples de pertes de hauteur de charge avec un ou deux groupes en fonctionnement utilisant la même conduite forcée
Figure 20 – Glissement des courbes de performance
Figure 21 – Variation du facteur k et de l’exposant x sur le rendement indiciel de la turbine
Figure 22 – Incertitudes aléatoires sur un point de fonctionnement unique, exemple pour la variation et la fluctuation de pression dans une conduite forcée
Figure 23 – Détection de valeurs aberrantes: exemple pour trouver le décalage et les erreurs de lecture par tracé des mêmes données sous forme linéaire et logarithmique
Figure 24 – Exemple de points dispersés avec une fonction de deuxième ordre
Figure 25 – Points dispersés lissés par un ajustement individuel sur des sections adjacentes
Figure 26 – Incertitude globale sur la mesure de la hauteur de charge à partir de la mesure du niveau d’eau libre pour les turbines de basse chute
Figure 27 – Incertitude globale sur la hauteur de charge dans une conduite fermée
Figure 28 – Incertitudes globales estimées sur la mesure de débit indiciel en fonction de la pression différentielle
Figure 29 – Plage de fonctionnement et limites de cavitation
Figure A.1 – Fluctuation de la pression transitoire au niveau de la section de référence haute pression de la turbine, lorsqu’une charge spécifiée est soudainement supprimée
Figure A.2 – Fluctuation de la pression transitoire au niveau de la section de référence haute pression de la turbine, lorsqu’une charge spécifiée est soudainement acceptée
Figure B.1 – Sections de référence et de mesure côté haute pression
Figure B.2 – Section de mesure au niveau de la galerie d’évacuation
Figure B.3 – Section de mesure au niveau du tube d’aspiration
Figure B.4 – Définition des sections de mesure
Figure B.5 – Turbine Kaplan à arbre horizontal
Figure B.6 – Turbine Kaplan à arbre vertical
Figure B.7 – Turbine Francis en canal ouvert et arbre vertical
Figure B.8 – Turbine Francis à arbre horizontal
Figure B.9 – Turbine Francis à arbre vertical, avec tubes de Pitot
Figure B.10 – Turbine Francis à arbre horizontal avec pression côté aspiration
Figure B.11 – Turbine Pelton à arbre horizontal
Figure B.12 – Turbine Pelton à arbre vertical
Figure B.13 – Turbine Turgo à arbre horizontal
Figure B.14 – Turbine Turgo à arbre vertical
Figure B.15 – Turbine crossflow à arbre horizontal avec tube d’aspiration
Figure B.16 – Turbine crossflow avec arbre horizontal sans tube d’aspiration
Figure B.17 – Spécifications pour les prises de pression statiques
Figure B.18 – Exemple: débit en fonction de l’ouverture du distributeur
Figure C.1 – Survitesse et emballement
Figure D.1 – Pertes typiques d’un générateur synchrone
Figure D.2 – Générateur asynchrone: facteur de puissance typique et glissement
Figure D.3 – Mesure de puissance utilisant la méthode des deux wattmètres
Figure D.4 – Mesure de puissance utilisant la méthode des trois wattmètres
Figure E.1 – Installations typiques des transducteurs à ultrasons
Figure E.2 – Equipement pour la méthode pression-temps
Figure E.3 – Exemple de diagramme pression-temps pour une conduite à section constante
Figure E.4 – Exemple de diagramme pression-temps pour une conduite à section variable
Figure E.5 – Exemple de diagramme pression-temps pour une combinaison de conduites à sections constante et variable entre plusieurs sections
Figure E.6 – Emplacement des prises de pression pour la détermination du débit par la mesure de la pression différentielle
Figure E.7 – Emplacement des prises de pression pour la détermination du débit par la mesure de la pression différentielle sur une turbine bulbe
Figure E.8 – Emplacement des prises de pression pour la méthode Winter-Kennedy de mesurage du débit à travers une turbine équipée d'une bâche spirale en acier
Figure H.1 – Comparaison du rendement indiciel mesuré avec les valeurs garanties
Figure I.1 – Mesure indicielle pour optimiser le rendement
Figure I.2 – Corrélation des cames en 3 dimensions
Tableaux [Go to Page]
Tableau 1 – Domaine d’application des classes A, B et C
Tableau 2 – Vitesses d’emballement maximales (nrun) exprimées en pourcentage de la vitesse nominale
Tableau 3 – Paramètres d’essais de performance
Tableau 4 – Méthodes de mesure du débit indiciel
Tableau 5 – Données du site
Tableau 6 – Incertitudes systématiques en pleine charge
Tableau 7 – Incertitudes systématiques du débit en fonction de l’ouverture de la turbine
Tableau 8 – Incertitudes globales sur la forme des caractéristiques de la turbine par rapport au rendement garanti
Tableau 9 – Données utilisées dans la Figure 28
Tableau 10 – Limites de l’endommagement par cavitation
Tableau A.1 – Masse volumique de l’eau
Tableau E.1 – Choix de la méthode de mesure du débit
Tableau E.2 – Évaluation du facteur de conduite forcée avec estimation de l'incertitude systématique
Tableau H.1 – Garanties sur le rendement indiciel de l’aménagement
Tableau H.2 – Données du transformateur
Tableau H.3 – Mesures (tous les essais ne sont pas inclus)
Tableau H.4 – Calcul des résultats [Go to Page]

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