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水轮机的最优工况水轮机的最优工况是指η最高的工况。一般情况下,对η起主要作用的是水力损失,流量损失和机械损失相对较小,且基本不变,在水力损失中撞击和涡流损失最大。
在其他工况下,则水流在转轮进口将产生撞击,造成撞击损失,使水流不能平顺畅流,如图2—7(a)、(c)所示,从而降低了水轮机的水力效率。1、叶片进口设计撞击损失主要发生在转轮叶片进口处。当β1(W1,U)=βe1(叶片进口安放角)时,则为无撞击进口工况,如图2—7(b)所示,即转轮进口处的水流相对速度的方向与转轮叶片骨线在进口处的切线方向一致。
如下图2—8(a)所示,即V2垂直于U2时,,水流离开转轮时没有旋转并依轴向流出,不产生涡流现象和涡流损失,从而也提高了水轮机的水力效率,这一工况称为法向出口工况。当,则,如图2—8(b)、(c)所示,此时出口的旋转分速在尾水管中将引起涡流损失,使效率下降。当增大到某一数值时,尾水管中将会出现偏流真空涡带,引起水流压力脉动,形成水轮的汽蚀与振动。2、叶片出口设计
3、反击式水轮机最优工况同时满足β1=βe1、α2=90°(V2⊥U2)时,进口无撞击,出口无涡损,η最高,称为水轮机的最优工况。对高水头水轮机,能量损失主要发生在引水部件内,故最优转轮出口应为法向出口。对中、低水头水轮机,能量损失主要发生在尾水管和转轮内,一般α2略小于90°时,效率较高,可以避免尾水管内脱流,运行稳定,空蚀性能好。
ZZ、XL水轮机在不同工况下,可以进行双调节
(导叶开度a0、叶片角度φ),一般可使水轮机在较大范围内达到或接近进口无撞击、出口无涡流,具有较宽广的效率区。水轮机在最优工况运行时,不但效率高,而且稳定性和空蚀性能也好。因此,在实际运行中,水轮机的运行工况范围均有一定限制。
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