模型水輪機(jī)效率的修正

1、水電站 水電站水電站水輪機(jī)的特性曲線與選型 主 講 人： 譚劍波 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014.09水電站1水輪機(jī)的相似率2模型水輪機(jī)效率的修正3水輪機(jī)的選擇目 錄水電站任務(wù)5 水輪機(jī)的特性曲線與選型5.2模型水輪機(jī)效率的修正水電站水電站 相似率公式和單位參數(shù)的公式都是在假定原型水輪機(jī)與模型水輪機(jī)效率相等的基礎(chǔ)上得出來(lái)的。而實(shí)際上兩者的直徑和水頭相差較大，由此水輪機(jī)的相對(duì)糙度和水流相對(duì)粘性力的影響就不一樣，因而水力損失也不同，而且總是原型水輪機(jī)的效率高于模型水輪機(jī)的效率，因此必須對(duì)水輪機(jī)的效率進(jìn)行修正。前面的單位參數(shù)公式是假定在相似工況下，=M，但實(shí)際上M(約2%7%)。其原因是： 其中/D為相對(duì)

2、粗糙度。5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.1 效率的修正11,DDHHMM11DDMMMwMwHhHh水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.1 效率的修正511maxmax)1(1DDMM 1、最優(yōu)工況下的效率修正 采用1963年國(guó)際電工委員會(huì)推薦的公式： 混流式水輪機(jī) ： 當(dāng)H150m時(shí)： 當(dāng)H150m時(shí)： 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī) ： 1105m axm axm ax110.3(1)0.7(1)MMMMDHDH1205m axm ax11(1)MMMDHDH水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.1 效率的修正2、一般工況下的效率修正 HL、ZD

3、：ZZ ： 注：軸流式水輪機(jī)，每個(gè)葉片轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)工況。MmaxmaxMmaxmaxMM水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.1 效率的修正 沖擊式水輪機(jī)：合理的直徑比為D1/d0=1020。當(dāng)模型水輪機(jī)的射流直徑d055mm時(shí)，需按圖修正。705030100 2 4 6 8 10 12 14 16 18d (m m )0 (% )水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.2 單位轉(zhuǎn)速和單位流量的修正 考慮到原型與模型水輪機(jī)效率的不同，原型水輪機(jī)的單位轉(zhuǎn)速和單位流量亦應(yīng)進(jìn)行修正。 最優(yōu)工況時(shí)： 其他工況時(shí)： maxmax1010MMQQmax

4、max1010MMnn111QQQM111nnnMMQQQ10101Mnnn10101水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.3 線性特性曲線 1、轉(zhuǎn)速特性曲線 轉(zhuǎn)速特性曲線表示水輪機(jī)在導(dǎo)水葉開(kāi)度a0、葉片轉(zhuǎn)角和水頭H為某常數(shù)時(shí)，其他參數(shù)與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。 (a) nQ曲線 (b) nN曲線 (c) n曲線水輪機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.3 線性特性曲線 1、轉(zhuǎn)速特性曲線 低比轉(zhuǎn)速的混流式水輪機(jī)，其飛逸轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的160左右；而高比轉(zhuǎn)速的軸流式水輪機(jī)則高達(dá)2.63.0倍的額定轉(zhuǎn)速。此外，它們還具有不同的過(guò)流特性，高n

5、s水輪機(jī)的流量Q隨轉(zhuǎn)速的增加而增加；而低ns的水輪機(jī)流量Q隨轉(zhuǎn)速變化趨勢(shì)則相反；中等ns水輪機(jī)流量則幾乎不隨轉(zhuǎn)速變化。 各類(lèi)型水輪機(jī)轉(zhuǎn)速特性的比較 水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.3 線性特性曲線 2、工作特性曲線、工作特性曲線 水輪機(jī)通常在固定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，水頭變化也較緩慢，但機(jī)組負(fù)荷則是經(jīng)常變化的。為表示水輪機(jī)工作在固定的轉(zhuǎn)速和水頭下的特性而繪制的曲線，即為水輪機(jī)工作特性曲線。 (a) Q、aP曲線；(b) a、PQ曲線；(c) Q、na曲線水輪機(jī)工作特性曲線水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.3 線性特性曲線 2、工作特性曲線

6、三種工作特性曲線可以相互轉(zhuǎn)換，將一種形式變換成任何其他一種形式。便于分析比較，現(xiàn)將各類(lèi)型水輪機(jī)的工作特性曲線繪在一張圖上，縱橫坐標(biāo)均以百分?jǐn)?shù)表示。各型水輪機(jī)工作特性曲線 水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.4 綜合特性曲線 （1）主要綜合特性曲線 實(shí)際上水輪機(jī)在運(yùn)行中各參數(shù)都可能變化，線性特性曲線使用起來(lái)就很不方便，就需要繪制能夠反映水輪機(jī)多個(gè)參數(shù)間的關(guān)系曲線，即綜合特性曲線。 以n1為縱坐標(biāo)，以Q1為橫坐標(biāo)，并在坐標(biāo)場(chǎng)里標(biāo)出每一個(gè)開(kāi)度下的工況點(diǎn)（ n1,Q1）及各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的效率M ，導(dǎo)葉開(kāi)度0M和汽蝕系數(shù)M，接著按繪制等高線的方法繪制出各等效率線，等開(kāi)度線和等汽蝕系

7、數(shù)線。水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.4 綜合特性曲線 （1）主要綜合特性曲線 混流式水輪機(jī)模型綜合曲線 混流水輪機(jī)模型綜合特性曲線，它由等效率曲線、等開(kāi)度線、等空化系數(shù)線與出力限制線所構(gòu)成。 水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.4 綜合特性曲線 (1)主要綜合特性曲線 轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)模型綜合特性曲線 軸流定槳式水輪機(jī)及其他固定葉片的反擊式水機(jī)，其模型綜合特性曲線與混流式水輪機(jī)具有相同的形式，也由等效率曲線、等開(kāi)度線、等空化系數(shù)線等構(gòu)成。 水電站水利水電建筑工程水電站5.2 模型水輪機(jī)效率的修正5.2.4 綜合特性曲線 （2）運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線 綜合反映各種運(yùn)行工況下H、N、Hs等參數(shù)之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線，這些曲線都是由模型綜合特性曲線通過(guò)換算和效率修正后繪制出來(lái)的。 注：運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線是原型水輪機(jī)的特性曲線，曲線上的數(shù)據(jù)均為原型水輪機(jī)數(shù)據(jù)。