水力测功器所需的水流量与吸收功率和进出水的温差有关，如式（1 ）所示。
式中，Q为水流量，L/min;P 为吸收功率，kW;t1 ℃为进水温度， ；t2 为出水温度，
℃ 。
在进行水力测功器水系统设计时，要保证水力测功器供水稳定，考虑因泵和管道导
致的供水脉动及紧急停机时的供水；需要在水力测功器水管线中设置蓄水器，蓄水
器应为流通式设计，其总容积不低于最大水流量的 3 倍。
在从供水管路到热水池的旁通线路中，通过安装背压调节阀，可保持水泵流量为恒
定，保证水泵始终在性能稳定区工作，这需要水力测功器供水泵设计流量比流经水
力测功器所需的水流量高出 10%~20%.
较低温度进水可以有效减少水垢形成和腐蚀，防止测功器水流通道变窄或过早磨
损。同时，需要在进水管路上安装过滤器，阻挡固体物进入。
2 水力测功器的控制
水力测功器通过控制水门开度，通过改变水力测功器工作腔内水压力大小来控制水
力测功器吸收功率。测功器转速可以由霍尔转速传感器或磁电式转速传感器测得，
在水力测功器测控仪表上显示出来，并通过TCP/IP 网络通信传输给上位机采集系
统。因为水力测功器是压力控制式的，又是通过改变水门开度来调节工作腔内水压
力，所以整个过程必须是自动闭环控制系统。
燃气轮机试验时，水力测功器控制系统自动跟随设定好的转速，待燃气轮机达到额
定转速时，实现自动加载。随着燃料增加，水力测功器通过水门自动开度调节，实
现功率吸收，并保持燃气轮机转速恒定。
水力测功器恒转速控制模式对燃气轮机产生的制动负荷特性，在 n-M 图上测功器工
作区域范围内呈现垂直特性曲线簇。在进行燃气轮机试验时，只要运行工况点落在
燃气轮机和水力测功器重叠的工作区域内，不论燃气轮机输出扭矩如何变化，在水
力测功器控制回路闭环调节作用下，输出转速为一恒定值。
在进行燃气轮机试验时，如果出现响应过慢或工作不稳定情况，可通过调整水力测
功器恒转速控制 PID 参数，对控制回路比例系数、积分以及微分时间常数进行整
定，保证系统运行时具有最佳动态和静态品质。另外，比例系数决定了系统响应速
度，积分项作用在于消除系统静差，微分项的作用是抑制系统振荡，减小系统回
差。在整定 PID 参数时，按照 P、I、D顺序进行，先整定比例系数，再整定微分参
数，最后整定积分参数；将已整定好的参数固定后，再将需要整定的参数从小到大
调整，直到获取最佳参数匹配。
3 转速转矩测量
3.1 测量原理
转速转矩传感器测量原理是通过弹性轴和两组磁电信号发生器，把被测转矩、转速
转换成具有相位差的两组交流电信号，这两组交流电信号频率相同，并且与轴转速
成正比；交流电信号相位差的变化部分与被测转矩成正比，通过计算可得到被测燃
气轮机的扭矩、转速，从而计算出功率。
3.2 转速转矩传感器的选型
进行转速转矩传感器的选型，首先要确定燃气轮的最大扭矩和转速，若有减速齿轮
箱，还需要确定减速齿轮箱的减速比，以此来确定转速值。根据燃气轮机的设计功
率、减速齿轮箱转速，被测扭矩大小计算方法如式（2 ）所示。
式中，M为扭矩，N·m;n 为转速，r/min;P 为功率，k W.
