水电站精品4水轮机的相似原理及特性曲线.ppt

《水 电 站》;第三章 水轮机的相似原理及特性曲线; 2、模型试验 原型：尺寸大，试验困难，不经济。 模型：(D : 250～460mm，H ：2～6m) 3、相似理论 研究相似水轮机之间存在的相似规律，并确立这些参数之间的换算关系的理论。 ;二、水轮机相似条件 ; 2、运动相似： (1) 过流通道的对应点的速度方向相同。 (2) 过流通道的对应点的速度大小对成比例，即速度三角形相似。 同一轮系水轮机，保持运动相似的工作状况——相似工况 3、动力相似 (压力、惯性力、重力、摩擦力等) 同一轮系水轮机，水流对应点所受的同名作用力方向相同、大小成比例。 ;第二节 水轮机的相似率、单位参数和比转速;2、流量相似律：几何相似、相似工况下流量之间的关系。(a=aM) 3、出力相似律即原型和模型水轮机出力之间的关系。 均为固定???，QM可以测得，若η0M、ηsM、η0、ηj已知，可求出Q。 ;二、单位参数(在不同轮系之间进行比较); 1、 单位流量 2、 单位转速 3、 单位出力 ;通常用Q1，n1 表示水轮机的运行工况。当几何相似，单位流量和单位转速对应相等时，两个水轮机工况相似。 对同一轮系水轮机在不同的工况下单位参数分别为一常数(工况不同，单位参数不同)。 单位参数由模型试验得出→原形水轮机的参数(相应工况)。 水轮机在最优工况下的单位参数——最优单位参数，用(Q10, n10, N10)表示。;三、水轮机的比转速;水轮机牌号中的转轮型号，即是比转速。 不同的轮系，有不同的比转速。目前，各种类型的水轮机比转速的大致范围为： 贯流式：ns=600-1000 轴流式：ns=200-850 斜流式：ns=150-350 混流式：ns=50-300 水斗式：ns=10-35(单喷嘴);不同比转速的转轮形状;讨论： 相似水轮机，工况相似，ns相同。不同的ns ，反映不同轮系水轮机特征。 当H一定时： ns ↑→N↑→n↑。机组尺寸缩小，投资减少，因此提高比转速可以降低造价。 当H和N一定时，ns越高，空蚀系数越大，需要增加厂房开挖。 比转速增加，单位流量增加，b0/D1增大，叶片数目减少。;第三节 水轮机的效率换算与单位参数修正 ;第三节 水轮机的效率换算与单位参数修正 ;2、一般工况 HL、ZD： ZZ ： 注意：轴流式水轮机，每个叶片转角都对应一个最优工况。 三、单位参数的修正 最优工况时： 其他工况时： ;第四节 水轮机的主要综合特性曲线;综合特性曲线是多参数之间的关系曲线。 以(n1,Q1)为坐标场，绘制η、a0、б等值线。 首先计算各个工况点: (1) 等开度线绘制 (2) 等效率线绘制 (3) 5%出力限制线绘制 (4) 等汽蚀线绘制;混流式水轮机的模型综合特性曲线;轴流转浆式水轮机的模型综合特性曲线;轴流定浆式水轮机的模型综合特性曲线;冲击式水轮机的模型综合特性曲线;第三节 水轮机运转特性曲线的绘制;水轮机运转特性曲线;一、HL水轮机运转特性曲线;Hmax;为了保证绘制运转综合特性曲线的精确性，在H、N网格上至少绘出三个水头，其中包括Hmax、Hmin和Hr(或Hav)。对每一个水头，计算出对应的n1。 在轮系综合特性曲线上绘制n1的水平线，并查出其与等效率线交点的坐标(ηM, Q1)； 计算出原型水轮机的效率； 按照公式N=9.81Q1D12H3/2η计算水轮机的出力； (5) 辅助曲线的绘制：以效率η为纵坐标，出力N为横坐标，用表中的数据，对每个水头绘制一条工作特性曲线。见图1。;图1 图2;(6) 运转综合特性曲线的绘制 以水头为纵坐标，出力为横坐标，绘出坐标系。见图2。 在图2上绘出几个特征水头的水平线。 在图1上选取几个整数效率值，画出水平线，与辅助曲线形成一些交点。 将上面结点的坐标绘在图2上。 将相同效率数值的点用曲线相连。就绘成了水轮机运转综合特性曲线的等效率曲线。;出力限制线的绘制 Hr是N= Nr时的最小水头，当H≥Hr时，水轮机限制在N= Nr内；A（Nr ，Hr） 当HHr时，水轮机则受到5%出力限制线的限制，对限制线上各点分别计算，得出B(Hmin, Nmin)，连接A和B，即为HHr时的出力限制线。 ;2. 出力限制线的绘制;(1) 根据前面等效率曲线计算表的结果作不同水头下Q1= f(N)的辅助曲线。 (2) 在相应的模型综合特性曲线 上，作各水头下n1’的水平线，它与汽蚀系数线相交于许多点，记下各点(σ