水电站机电设备之第三章.ppt

第 三 章 水轮机的特性及选型 比转速 /水头之间关系 水轮机模型实验的类型 能量试验 气蚀试验 飞逸特性试验 轴向水推力特性试验 水轮机能量试验台的组成 模型试验参数的测量方法 水头HM测量 流量QM测量 转速nM测量 功率NM测量 单位：M为N·m；P为N；L为m；nM为r/min 综合参数计算与试验成果整理 为了获得水轮机全部工作范围内的能量特性，必须在不同的导叶开度下进行试验 一般从最小开度到最大开度之间选取8～10个开度 在每个开度下逐渐改变负荷P做6～10个工况点的试验 测出每个工况点的工作参数HM 、QM 、nM和NM ，然后求出每个工况点模型水轮机的 、 和 。 模型水轮机从水流输入的功率为 ，其效率 为 式中k为系数， ； 单位为m； 单位为L/s；其它参数单位同前。 单位参数和用式 和式 求出。 特性曲线：表示各参数之间关系 模型综合特性曲线 以 为纵坐标，以 为横坐标而绘制的几组等值曲线 等效率η线 导叶（或喷针）等开度a0 线 等气蚀系数线 混流式水轮机的出力限制线 转桨式水轮机转轮等转角线。 特性曲线：表示各参数之间关系 运转特性曲线 在转轮直径D1和转速n为常数时，以水头H和出力N为纵、横坐标而绘制的几组等值线 等效率η线 等吸出高度Hs 线 出力限制线 HL240型水轮机模型综合曲线 一、混流式水轮机主要综合特性曲线 1、等开度线的绘制 固定a0→改变n1’ →Q1’ (或改变Q1‘→n1’) 单位： n1’ —转/分， Q1’—升/秒， a0—毫米 a 0 =16、20、24、28、32mm 2、等效率曲线的绘制 对每一 a0 作η= f (n1’) 在η= f (n1’)曲线上，任取一η作水平线，交曲线于若干点 找出交点坐标 a0 , n’1 值 将以上各交点的a0 , n’ 1值绘在n1’~Q1’曲线上 连接各点 3、出力限制线的绘制 出力限制线也称 5%出力储备线或 95%出力限制线 单位出力 在主要综合特性曲线上，任取一单位转速n1A’ 值 作n1A’ 的水平线，交等效率曲线于a、b、c …. 记录各点a、b、c ….的坐标值Q1’，η，并计算相应的N1’ 根据各点 Q1’ 和 N1’ 值绘制 N1’=f(Q1’)曲线 在N1‘=f(Q1’)曲线上找出对应于95%N1’max的Q1A’ 值 为什么要作处理限制线？ 假设水轮机以最大出力运行（B点工况） 模型、原形水轮机性能差异也要求水轮机运行有一定限制，以确保水轮机具有可靠的出力及良好的运行条件 出力储备应视具体情况而定 轴流转桨 3% N’1max 混流式 5% N’1max 4、等汽蚀系数线 汽蚀试验 根据试验得到 绘在n‘1~ Q’1图上 得到等σ线 等开度线 等效率线 反映水轮机的能量特性 出力限制线 等汽蚀系数线 → 反映水轮机的汽蚀特性 二、轴流定桨式水轮机综合特性曲线 特点： 转轮叶片固定在轮毂上不动 叶片的位置不随导叶的开度而变化 出力仅与导叶的开度有关 综合特性曲线 固定叶片转角后，绘制方法与混流式相同 ZD760型水轮机模型综合特性曲线 轴流定桨式水轮机综合特性曲线的特点 沿n‘1的方向伸长了 高效率区很窄（N变化→η急剧降低） 沿Q‘1的方向压缩了 适用于一定荷载情况下工作最为有利（满荷） 三、轴流转桨式水轮机综合特性曲线 等效率线 绘制原理与混流式基本相同，仅在方法上有所区别 特点 转轮叶片装置角φ可以变化 作法： 对每一个φ角，类似于轴流定桨式特性曲线 将各φ角的特性曲线绘在同一图上 在其上各φ角下的相应等效率线用外包络线将其相切，其包络线就是总的等效率线 由于φ角可随工况改变而进行协联调节，故其效率曲线区域宽广，能很好地适应水头及出力的变化 ZZ440型水轮机模型特性曲线 等φ线的绘制 将总的等效率曲线与各个角下的等效率相切的点连接起来得到φ=constant的曲线 等φ线都通过该转角φ下各等效率线的中心区域 对应等φ线上的工况都是所希望的运行工况 总开度线的绘制 作各个φ角下的等