模型水轮机效率的修正

1、水电站 水电站水电站水轮机的特性曲线与选型 主 讲 人： 谭剑波 杨凌职业技术学院2014.09水电站1水轮机的相似率2模型水轮机效率的修正3水轮机的选择目 录水电站任务5 水轮机的特性曲线与选型5.2模型水轮机效率的修正水电站水电站 相似率公式和单位参数的公式都是在假定原型水轮机与模型水轮机效率相等的基础上得出来的。而实际上两者的直径和水头相差较大，由此水轮机的相对糙度和水流相对粘性力的影响就不一样，因而水力损失也不同，而且总是原型水轮机的效率高于模型水轮机的效率，因此必须对水轮机的效率进行修正。前面的单位参数公式是假定在相似工况下，=M，但实际上M(约2%7%)。其原因是： 其中/D为相对

2、粗糙度。5.2 模型水轮机效率的修正5.2.1 效率的修正11,DDHHMM11DDMMMwMwHhHh水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.1 效率的修正511maxmax)1(1DDMM 1、最优工况下的效率修正 采用1963年国际电工委员会推荐的公式： 混流式水轮机 ： 当H150m时： 当H150m时： 轴流转桨式水轮机 ： 1105m axm axm ax110.3(1)0.7(1)MMMMDHDH1205m axm ax11(1)MMMDHDH水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.1 效率的修正2、一般工况下的效率修正 HL、ZD

3、：ZZ ： 注：轴流式水轮机，每个叶片转角对应一个最优工况。MmaxmaxMmaxmaxMM水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.1 效率的修正 冲击式水轮机：合理的直径比为D1/d0=1020。当模型水轮机的射流直径d055mm时，需按图修正。705030100 2 4 6 8 10 12 14 16 18d (m m )0 (% )水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.2 单位转速和单位流量的修正 考虑到原型与模型水轮机效率的不同，原型水轮机的单位转速和单位流量亦应进行修正。 最优工况时： 其他工况时： maxmax1010MMQQmax

4、max1010MMnn111QQQM111nnnMMQQQ10101Mnnn10101水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.3 线性特性曲线 1、转速特性曲线 转速特性曲线表示水轮机在导水叶开度a0、叶片转角和水头H为某常数时，其他参数与转速之间的关系。 (a) nQ曲线 (b) nN曲线 (c) n曲线水轮机转速特性曲线水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.3 线性特性曲线 1、转速特性曲线 低比转速的混流式水轮机，其飞逸转速为额定转速的160左右；而高比转速的轴流式水轮机则高达2.63.0倍的额定转速。此外，它们还具有不同的过流特性，高n

5、s水轮机的流量Q随转速的增加而增加；而低ns的水轮机流量Q随转速变化趋势则相反；中等ns水轮机流量则几乎不随转速变化。 各类型水轮机转速特性的比较 水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.3 线性特性曲线 2、工作特性曲线、工作特性曲线 水轮机通常在固定的转速下运转，水头变化也较缓慢，但机组负荷则是经常变化的。为表示水轮机工作在固定的转速和水头下的特性而绘制的曲线，即为水轮机工作特性曲线。 (a) Q、aP曲线；(b) a、PQ曲线；(c) Q、na曲线水轮机工作特性曲线水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.3 线性特性曲线 2、工作特性曲线

6、三种工作特性曲线可以相互转换，将一种形式变换成任何其他一种形式。便于分析比较，现将各类型水轮机的工作特性曲线绘在一张图上，纵横坐标均以百分数表示。各型水轮机工作特性曲线 水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.4 综合特性曲线 （1）主要综合特性曲线 实际上水轮机在运行中各参数都可能变化，线性特性曲线使用起来就很不方便，就需要绘制能够反映水轮机多个参数间的关系曲线，即综合特性曲线。 以n1为纵坐标，以Q1为横坐标，并在坐标场里标出每一个开度下的工况点（ n1,Q1）及各点对应的效率M ，导叶开度0M和汽蚀系数M，接着按绘制等高线的方法绘制出各等效率线，等开度线和等汽蚀系

7、数线。水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.4 综合特性曲线 （1）主要综合特性曲线 混流式水轮机模型综合曲线 混流水轮机模型综合特性曲线，它由等效率曲线、等开度线、等空化系数线与出力限制线所构成。 水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.4 综合特性曲线 (1)主要综合特性曲线 转桨式水轮机模型综合特性曲线 轴流定桨式水轮机及其他固定叶片的反击式水机，其模型综合特性曲线与混流式水轮机具有相同的形式，也由等效率曲线、等开度线、等空化系数线等构成。 水电站水利水电建筑工程水电站5.2 模型水轮机效率的修正5.2.4 综合特性曲线 （2）运转综合特性曲线 综合反映各种运行工况下H、N、Hs等参数之间的关系曲线称为水轮机运转综合特性曲线，这些曲线都是由模型综合特性曲线通过换算和效率修正后绘制出来的。 注：运转综合特性曲线是原型水轮机的特性曲线，曲线上的数据均为原型水轮机数据。