第3章：水力机械的模型试验及特性曲线

1、第三章 水力机械的模型试验及特性曲线HSJ本章讲述的主要内容：第一节 水力机械模型试验的意义和任务第二节 水力机械特性曲线的定义和分类第三节 模型试验及特性曲线的绘制第四节 水力机械与管网系统的联合工作第五节 泵的串联和并联运行第六节 水力机械的工况调节第一节 水力机械模型试验的意义和任务一、水力机械的现代设计方法：理论与试验相结合的方法理解： 水力机械过流通道内的流动规律目前还不能利用数学的方法 完全解决，因此设计时，必须引入一些假设进行简化。 设计对给定计算工况（即设计工况）下进行。在非设计工况 下，流动会产生脱流或转轮低压侧的强烈旋涡等，进行流动 分析更加困难。因此除了在理论上进行探索之

2、外，还必须通 过试验来修正和补充。 试验工作必须有理论进行指导。HSJ二、水力机械的模型试验1、进行真机的全特性试验不可能，真机试验多为验收试验、专题研究试验及改进性试验。但有些情况：如制造质量的检验；实际运行情况（振动、轴承发热、漏水等）以及泥沙磨损和汽蚀程度等，则只有在真机上才能观察到。2、为得到水力机械的全特性，模型水力试验的任务包括： 确定水力机械各工况下的效率及汽蚀系数（即能量特性和汽蚀特性） 确定水力机械某些部件的力特性（如导水机构、转轮的力特性） 确定水力机械在非设计工况下的压力脉动和不稳定性（水轮机） 确定过流部件的液流结构水力试验是设计水力机械的一个重要手段HSJ三、水力机械

3、的模型试验必须遵循水力机械的相似准则四、新转轮的出现，一般要经过下面的程序： 根据给定的参数（Q，H, 及n），设计出一些模型转轮方案。 由于工作参数和结构参数的不同组合以及不同的计算方法， 这些方案彼此不同。 对各种方案进行试验，给出模型转轮的全特性。 其中性能最好的就是我们要求的模型转轮。HSJ第二节 水力机械特性曲线的定义和分类f（a0，qV，H，n，P，）0决定工况的参数：25综合特性曲线和线型特性曲线全工况（四象限）特性曲线力特性曲线和飞逸特性曲线HSJ一、线型特性曲线（一）水泵的工作特性曲线（二）水轮机的工作特性曲线H、nconst，qVf（a0）P、f（qV）),(,),(con

4、stnqfPpHVtF1）空载流量qVxx2）最优流量qV03）极限功率Pnp与极限流量4）功率限制P=gqV HHSJ（三）水轮机的转速特性曲线H、a0、constqV、M、P、f（n）飞逸转速 nR流量随转速变化的规律模型试验曲线HSJ（四）不同比转速机器工作特性曲线的比较效率随流量（或负荷）变化的规律平均运行效率影响效率曲线形状的因素功率限制问题HSJ泵的比较HSJ二、综合特性曲线 自变量2（一）工作机的综合特性曲线1、变转速曲线HSJ变叶片角曲线HSJ（二）原动机（水轮机）的综合特性曲线1、综合特性曲线等效率线等开度线等空化系数线功率限制线HSJ2、运转特性曲线功率限制线：电机功率限制

5、水轮机功率限制混流式：Pmax轴流转桨：a0HSJ各种水轮机的综合特性曲线低比速混流式HSJ切击式水轮机HSJ轴流定桨HSJ轴流转桨HSJ3、综合特性曲线与比转速的关系HSJ第三节 模型试验及特性曲线的绘制一、试验装置与测量方法（略）二、试验程序1、水泵的能量试验目标：测定qV、H、ptF、P、程序：低比速从qV0开始，高比速从qVmax开始122122122ZZgccgppH用阀门调节流量，造成不同的工况对每一个工况点，测定各参数将测量结果换算到额定转速HSJ2、水轮机能量试验程序1、试验过程中H 基本不变2、在一系列a0下进行试验3、在每一a0个下通过改变负荷改变转速 （工况）4、将数据换

6、算成单位参数（n11、Q11、P11、）5、在一个a0下测量的数据可以绘制转速特性曲线对转桨式水轮机，应在每一个叶片角度下进行上述测量H、a0constHSJ3、泵的空化试验程序（开式台）1、在能量试验的基础上，确定试验工况点2、将进口阀全开，通过出口阀将流量调到指定值3、用进口阀增加真空度，同时用出口阀保持流量不变4、记录各测量参数，计算H5、不断增加真空度，直至H 明显降低6、将数据换算为额定转速7、作HHPSH曲线8、计算NPSHcrqVconstHSJ3、水轮机的空化试验程序（闭式台）1、根据能量试验结果，确定若干空化试验的n112、在每一个n11下，选定若干试验开口a03、调整工况参

7、数为指定值并使之稳定4、用真空泵逐步降低整个系统的压力，并保持H、n、 qV不变5、测量并记录能量指标与真空度的关系6、绘制、Pf（）曲线7、根据曲线确定crHSJ二、流体机械综合特性曲线的绘制等效率线和等开度线（一）定桨式水轮机HSJ功率限制线HSJ等空化系数线根据空化试验结果HSJ（二）转桨式水轮机综合特性曲线的绘制不同 角的定桨性能协联工况的概念协联曲线的求得HSJ第四节 水力机械与管网系统的联合工作 机器的实际运行工况：为了确定流体机械的实际运行工况点及其变化，必需研究管网的特性以及机器特性与管网特性的相互作用。一、管网特性曲线管网能量头（装置扬程、管网阻力）管网系统：21212)(VstGKqhhppzzghHSJ管网特性曲线Hst 和 k 均可为零HSJ二、流体机械与管网系统的联合工作决定机器的实际工作点（工况点）的条件：能量平衡和质量平衡平衡点工况的调节HSJ稳定与不稳定工况稳定条件的判据特性曲线的稳定性VVGdqdhdqdh0VdqdhHSJ第五节 流体机械的串联和并联运行HSJ一、工作机的串联运行（一）输送不可压介质时的机器特性、qVqV1qV2H=H1+H2目的： p NP