5.7 涡带压力脉动测量的有关问题

在IEC振动和脉动现场测量导则中，对如何进行涡带压力脉动的测量已经提出了一些建议。但也有不尽如人意的地方，作者在此提出或强调提出一些需要注意的地方。

（1）用于评价水轮机的涡带压力脉动应当是尾水管壁面上的最大涡带压力脉动幅值。该最大值的出现和水轮机的工况相关。因此，尽可能准确地找到出现最大幅值的工况点很重要。

（2）在尾水管管壁上各点的涡带压力脉动幅值是不一样的，但在一定的工况下，出现最大值的位置还是比较稳定的。故应当在出现最大值的工况下，确定出现最大幅值的位置作为测量点。这个测点的位置，仅仅决定于螺旋形涡带的几何形状，特别是它的螺距。在模型水轮机上确定比较方便。

出现最大幅值的位置随工况改变。根据中国水科院的模型试验结果，设计水头和出现最大涡带压力脉动工况下，最大压力脉动幅值出现的位置在尾水管进口断面以下0.4～0.5倍尾水管进口直径处的壁面范围内，弯管小半径侧的幅值比较大的可能性比较多。

（3）需要确定涡带工况的范围时，可在全工况（包括全水头）范围内进行尾水管压力脉动测量，根据涡带压力脉动的频率特征区分涡带工况和非涡带工况。在不同测点处得到的结果会有所不同。根据试验结果，可以画出一个水头下尾水管压力脉动随工况的变化趋势；根据所有水头和工况下的结果，可以画出尾水管压力脉动的三维瀑布图。

（4）用于计算涡带压力脉动作用在尾水管上的动载荷时，需要测量压力脉动在尾水管中的分布，这需要在模型试验阶段确定所有测点的位置，并在电站设计阶段就按模型试验结果预设好需要的测量管路。

（5）如有条件，可在一台水轮机上进行最大尾水位变幅下的涡带压力脉动试验和测量，以判断尾水位对涡带压力脉动的影响，特别是判断有没有异常压力脉动出现。

（6）在压力脉动的测量中，需要注意校核和避免测量管路中的水体发生共振。在测量管路中存在游离气泡的情况下，管路水体的固有频率将大幅度降低，比较容易被低频压力脉动所激发，影响测量结果的可靠性。故测量管路的彻底排气非常重要。测量管路中的游离气体气泡，还对压力脉动产生缓冲和吸收作用，在不发生共振的情况下，使测量结果偏小。

（7）关于涡带或尾水管压力脉动原始记录和数据的后处理，建议注意如下事项：

1）由传感器接收的全部信号都属于原始记录，在记录过程中，除非有确定的把握或理由，不宜做任何滤波处理。

2）评价用的涡带压力脉动幅值可取97%（或其他）置信度下的最大通频值双振幅。但这可能漏掉对机组稳定性带来影响的最大值。必要时，可给出97%（或其他）置信度和100%置信度两种情况下的通频值以进行比较。

3）涡带压力脉动幅值中包含比较多的谐波成分，如无特别需要，不宜取频谱分析得到的基波值进行评价，也不宜用基波值计算动载荷。

4）在涡带工况范围内，压力脉动测量信号中可能会包含其他压力脉动成分（非指涡带压力脉动的谐波成分），在这种情况下，可采用弱项处理办法，即：如果涡带压力脉动的幅值占总幅值的80%以上，可不考虑其他压力脉动的影响。