4 试验结果
4.1 固定导叶固有频率测量和模态分析
4.1.1 固定导叶固有频率测量
固定导叶固有频率测量频率响应曲线如图6所示。
图6 固定导叶固有频率测量频率响应曲线
各测点固有频率测量结果见1。
表1 各测点固有频率测量结果
续表
根据图6和表1可知，在空气中，2阶固有频率为231.56～238.44Hz，而改造前的2阶固有频率为164.06～187.5Hz，因此可以确认改造后固定导叶的固有频率有大幅度提高。
4.1.2 模态分析结果
4号SV上设置了12处传感器，以获取振动模态，其结果如图7所示，由此明确了1阶为SV上下弯曲模态[图7（a）]，2阶为SV扭曲模态[图7（b）]。
图7 模态分析
4.2 固定导叶应力测试结果
4.2.1 应力计算方法
应力σ（MPa）根据试验中测量的应变值ε（μm/m）按公式σ=Eε计算而得，固定导叶材料的弹性模量E取210GPa进行计算。测量要先计算测量灵敏度，与应变片的参数Ks相关，此次测量选取的应变片的Ks值为2.11，灵敏度=e/σ=KsE0/4E，其中E0为测量输入的电压值，e为测量输出电压。
4.2.2 应力测试结果
（1）应力变化稳态值（DC）（图8）。
图8 固定导叶应力变化曲线（稳态值）
（2）应力变化动态值（Pk-Pk）（图9）。
（3）结果分析。
图9 固定导叶应力变化曲线（动态值）
1）固定导叶应力稳态值和动态值都不大。拉应力值最大的地方在导叶的中部，此部位为非易破坏部位，原来也未发生过裂纹缺陷，出水边受到压应力。
2）在负荷增大过程中，应力值没有发生增大的现象，受力是稳定的。所以从试验结果看，改造后的固定导叶受力避免了改造前在90%负荷以后应力突然增大的现象，改造是成功的。
4.3 固定导叶动水压力测试结果
在升降负荷过程中，选取一张固定导叶的正压侧和负压侧的中点布置压片式压力传感器，用金属胶固定，可以测量各种工况下流经固定导叶的动水压力稳态值和动态值。
从测量所得的动水压力的稳态值和动态值判断，其中动水压力的动态值与稳态值的比值最大，为0.15∶1；机组在50%负荷以后，动态值与稳态值的比值为0.1∶1，压力趋于稳定，符合机组安全稳定运行的要求。
4.4 振动测试结果
在升降负荷过程中，选取顶盖上的2个测点，同步测量振动随负荷的变化趋势。
从测量结果看，除了在20%～40%低负荷的机组振动区，机组的振动较大外，在55%负荷后，顶盖的振动非常小，避免了原来在90%负荷后，随着负荷增大，各测点振动增大的问题，避免了130Hz左右的共频成分。
4.5 压力脉动测试结果
选取了蜗壳进口、无叶区、顶盖处、尾水锥管4处进行压力脉动的测量，从测量数据所得出结果看，压力脉动的变化与顶盖的振动趋势一致，在55%负荷后，水压脉动也非常小，脉动值与稳态值的比值小于0.08，对机组在正常负荷时，能够安全稳定运行非常有利。
4.6 100%甩负荷时的应力测量
100%甩负荷时，固定导叶的应力会有一个短期增大的过程，测量情况如图10所示。
100%甩负荷时，应力变化幅度加大；100%甩负荷时，最大应力为80.9MPa，比甩负荷前的54.9MPa增加了26MPa，但由于是短时作用，幅值也在材料强度允许范围内。