第八章水轮机特性曲线

第八章水轮机特性曲线第一节特性曲线的类型第二节水轮机线性特性曲线第三节水轮机模型综合特性曲线第四节水轮机飞逸特性第五节水轮机的轴向水推力第六节水轮机的抬机第七节水轮机运转综合特性曲线第一节特性曲线的类型水轮机特性可用各种参数间的关系予以描述。结构参数：转轮进出口直径、导叶高度、导叶开度、叶片装置角等。工作参数：工作水头、流量、转速、出力、效率以及吸出高度等。综合参数：单位转速、单位流量、单位出力、比转速、汽蚀系数等。表示特性参数间关系的曲线称为水轮机特性曲线。第一节特性曲线的类型线性特性曲线：综合特性曲线：模型综合特性曲线运转综合特性曲线特性曲线可用于分析水轮机特性、选择水轮机主要参数、确定其合理的运行方式。转速特性曲线水头特性曲线工作特性曲线第二节水轮机线性特性曲线一、转速特性曲线转速特性曲线表示水轮机的导叶开度和水头为某常数时，水轮机的流量、出力及效率与转速之间的关系。（高比速水轮机）流速增加和离心力增加对流量的影响不同第二节水轮机线性特性曲线二、工作特性曲线水轮机在固定转速和水头下工作时，导叶开度、出力、流量、效率之间的关系即为水轮机工作特性。出力特性曲线流量特性曲线开度特性曲线AB第二节水轮机线性特性曲线三、水头特性曲线表示水轮机在转速、导叶开度为某常数时，出力、效率与水头之间的关系。第三节水轮机模型综合特性曲线模型综合特性曲线是以单位转速和单位流量为纵、横坐标而绘制的几组等值曲线。

第三节水轮机模型综合特性曲线混流式水轮机模型综合特性曲线等效率线等开度线等汽蚀系数线

5%功率限制线轴流转桨式水轮机模型综合特性曲线等效率线等开度线等汽蚀系数线

等转角线第三节水轮机模型综合特性曲线第三节水轮机模型综合特性曲线第三节水轮机模型综合特性曲线第三节水轮机模型综合特性曲线第三节水轮机模型综合特性曲线一、曲线类型的比较第三节水轮机模型综合特性曲线二、各等值线形状的比较1.等效率线的比较等效率线的位置、形状决定了不同型式水轮机的工作特点和适用范围！第三节水轮机模型综合特性曲线2.等开度线的比较251-CJ2-HL（低比速）3-HL（中高比速）4-ZD5-ZZ第四节水轮机飞逸特性如果突然甩负荷，且调速机构失灵、导水机构又不能及时关闭时，由于输出的电磁力矩为零，因而输入的水流能量除了少部分消耗于机械损失外，其余大部分使机组转速急剧增高，并将达某一最大转速，这时的运行工况称为飞逸工况，这时的最大转速称为飞逸转速。

水轮机飞逸转速的大小与水轮机的飞逸特性有关，而飞逸特性一般用单位飞逸转速表示。

一、飞逸特性第四节水轮机飞逸特性第四节水轮机飞逸特性第四节水轮机飞逸特性二、飞逸转速的确定一般说来，在同一水头下，导叶全开时飞逸转速最高。对转桨式水轮机，当导叶开度及桨角转角的协联关系破坏，并且在导叶全开同时桨叶转角愈小，飞逸转速愈大。1.由单位飞逸转速计算2.由飞逸系数计算取1.6~2.1（HL）或2.4~2.6（ZZ）（比速高取大值）第四节水轮机飞逸特性三、防飞逸的措施1.设置快速闸门2.增设事故配压阀3.采用水力自关闭导叶4.强行开大转角（可能带来振动）5.采用制动叶片第五节水轮机的轴向水推力一、概念水轮机的轴向水推力是指水流经过转轮时所引起的一种轴向力。二、轴向水推力的计算三、水轮机总轴向力的计算四、减小轴向水推力的措施第六节水轮机的抬机

当甩负荷或由发电转为调相时可能产生反向水推力，如该力大于转动部分的重量时，转动部分将向上抬起——抬机。

原因：1.反向水推力2.尾水管反水锤

措施：1.补气2.分段关闭导叶第七节水轮机运转综合特性曲线运转综合特性曲线是在转轮直径和转速为常数时，以水头和出力为纵、横坐标而绘制的几组等值线，它包括等效率线，等吸出高度线以及出力限制线。第七节水轮机运转综合特性曲线水轮机型号及模型参数水头范围：最大水头，设计水头，最小水头额定转速水轮机额定出力发电机额定出力水轮机模型综合特性曲线水轮机的海拨高程原始资料用模型综合特性曲线绘制水轮机运转综合特性曲线。第七节水轮机运转综合特性曲线一、混流式水轮机运转综合特性曲线的绘制方法

计算水轮机最高效率和效率修正值。

确定水轮机的最优单位转速和单位转速修正值。

在最小水头和最大水头范围内取4~5个水头（含特征水头），并分别计算各水头对应的单位转速。

求各选取水头相应的模型单位转速。

在模型综合特性曲线图上作各单位转速值的水平线，得到与等效率曲线交点处的单位流量和效率值。计算各交点水轮机效率及水轮机出力。

（1）等效率曲线的绘制第七节水轮机运转综合特性曲线A1A2A3A4A5A6第七节水轮机运转综合特性曲线一、混流式水轮机运转综合特性曲线的绘制方法（1）等效率曲线的绘制等效率曲线计算表第七节水轮机运转综合特性曲线（1）等效率曲线的绘制第七节水轮机运转综合特性曲线（2）机组出力限制线的绘制

CA段—发动机出力限制线AB段—水轮机出力限制线第七节水轮机运转综合特性曲线AB第七节水轮机运转综合特性曲线在5%出力限制线上（2）机组出力限制线的绘制

第七节水轮机运转综合特性曲线（2）机组出力限制线的绘制

第七节水轮机运转综合特性曲线（3）等吸出高度线的绘制

等吸出高度线表达水轮机在各运行工况的最大允许吸出高度，可根据模型综合特性曲线的等线换算得到。计算各水头相应的单位转速，在模型综合特性曲线上过各作水平线与各等汽蚀系数线相交，得到各交点的汽蚀系数、单位流量及效率值。计算各点吸出高度及出力。根据各点的吸出高度和出力，绘出各水头下的Hs~N曲线。在曲线图上取某Hs值作水平线与各曲线相交，得到各交点的水头及出力，将这些点（H、N）绘制H~N坐标系内，并用光滑曲线连接即为某Hs值的等吸出高度线。第七节水轮机运转综合特性曲线K1K2K3K4第七节水轮机运转综合特性曲线（3）等吸出高度的绘制等吸出高度线计算表第七节水轮机运转综合特性曲线（3）等吸出高度的绘制第七节水轮机运转综合特性曲线第七节水轮机运转综合特性曲线二、轴流转桨式水轮机运转综合特性曲线的绘制方法

计算水轮机最高效率和效率修正值。

确定水轮机的最优单位转速和单位转速修正值。

在最小水头和最大水头范围内取4~5个水头（含特征水头），并分别计算各水头对应的单位转速。

求各选取水头相应的模型单位转速。

在模型综合特性曲线图上作各单位转速值的水平线，得到与等转角线交点处的单位流量和效率值。计算各交点水轮机效率及水轮机出力。

（1）等效率曲线的绘制第七节水轮机运转综合特性曲线二、轴流转桨式水