水輪機運轉(zhuǎn)曲線的計算方法參考資料

1、第五節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線及其繪制運轉(zhuǎn)綜合特性曲線是在轉(zhuǎn)輪直徑 Di和轉(zhuǎn)速n為常數(shù)時，以水頭H和出力P為縱、橫坐 標而繪制的幾組等值線，它包括等效率線 二f (P,H )，等吸出高度線Hs = f (P,H)以及 出力限制線。此外，有時圖中還繪有導葉等開度 ao線，轉(zhuǎn)槳式水輪機的葉片等轉(zhuǎn)角 線等。丄1n5宅. I - - r I 一圖8-17水輪機的運轉(zhuǎn)綜合特性曲線圖8-17為某混流式水輪機的運轉(zhuǎn)綜合特性曲線。水輪機的運轉(zhuǎn)綜合特性曲線一般由模 型綜合特性曲線換算而來。由水輪機相似定律可知，當水輪機的Di、n為常數(shù)時，具有下列關(guān)系存在。H = f(nn (-D1)2(8-8)(8-9)(8-1

2、0)(8-11)P H為坐nii二 MP = f (Q119.81Q11H 1.5 D；Hs = f (二)=10_E/900_W *)H根據(jù)上述關(guān)系式，可以把 Qn n11為坐標系的模型綜合特性曲線換算為以 標系的運轉(zhuǎn)綜合特性曲線。下面以混流式和轉(zhuǎn)槳式水輪機為例，介紹如何用模型綜合特性曲線繪制水輪機運轉(zhuǎn)綜合 特性曲線。一、混流式水輪機運轉(zhuǎn)特性曲線繪制1.等效率曲線的繪制1)計算: 按以下兩式求出水輪機原型最優(yōu)工況效率TO和效率修正值八。(8-12)(8-13)0）瞪=T0 一 M0為簡化計算，其他工況的效率修正值也采用厶。 求水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速niio和單位轉(zhuǎn)速修正值 匚門11。 在最小水

3、頭H min和最大水頭H max范圍內(nèi)進行分段，一般可取 45個水頭，其中包括H min、H r和H max，并分別計算各水頭對應應的單位轉(zhuǎn)速n11。求各選取水頭相應的模型單位轉(zhuǎn)速n 11M = n 11 -n11nuMnD1H-八 n11(8-14) 在模型綜合特性曲線圖上作各n11M的水平線，得到與模型綜合特性曲線等效率曲線交點的坐標值 Q11M和M。因單位流量一般不需修正，所以Q11 = Q11M。 求原型水輪機效率=M '。21 5 求原型水輪機出力P =9.81D1 H - Q11。等效率曲線計算時，可按表8-1的格式進行。表8-1等效率曲線計算表在5%出力限制線上2）繪制：

4、等效率曲線由工作特性曲線繪制而成，繪圖時可放在工作特性曲線下面，并取比例相同的橫坐標。具體步驟如下： 繪制工作特性曲線二f（P）。將表8-1中的 和P兩項，以 為縱坐標，P為橫坐標，對不同水頭繪制工作特性曲線二f（P），如圖8-18（a）。 在工作水頭范圍內(nèi)繪出所取各水頭的水平線，如圖8-18 （b）中的H max、Hr和Hmin。 在 =f（P）曲線上，將 取整百分數(shù)的效率值繪制水平線，使其與各水頭（Hmax、Hr和H min ）的 二f （P）曲線相交得出各點的 H、P值，并將它點畫在H P坐 標圖上。 再將同一效率下的各點連成光滑的曲線，即為某個值的等效率曲線，（a） p曲線（b）Hp曲

5、線圖8-18等效率線的繪制（a） toh曲線（b） Poh曲線圖8-19確定等效率線拐點的輔助曲線如圖8-18 （b）中的 =91%。通過上述步驟，同樣也可繪出其它效率值的等效率曲線。 在圖8-18（b）中，等效率曲線有一個拐點 A，為了繪出拐點，可根據(jù)工作特性曲線中各水頭 下的最高效率值to及出力R作出to H曲線（見圖 8-19 （a）及R H曲線見圖8-19（b），需要確定某效率線（例如其效率為a ）的拐點時，可根據(jù)效率值從兩圖上分別查出拐點所對應的水頭 Ha與出力FA。2 機組出力限制線的繪制機組出力限制線，由發(fā)電機額定出力和水輪機出力限制線兩部分組成。1）發(fā)電機出力限制線。當水頭 H

6、 - Hr時，水輪機出力受到發(fā)電機出力的限制。發(fā)電 機的額定出力與水頭無關(guān)，在一定的功率因數(shù)下，它的額定出力為常數(shù)，因此在運轉(zhuǎn)綜合特 性曲線圖上為一垂直線，如圖8-20所示：圖8-20 原型水輪機的出力限制線2）水輪機出力限制線。當H - Hr時，水輪機的出力受5%出力限制線的限制?；炝魇剿啓C的出力限制線，通常根據(jù)模型綜合特性曲線上的5%出力限制線進行繪制。繪制方法一般是求出與H min和H r相對應的水輪機出力 Pmin、R ,將A點（Hr、Pr ） B點（H麗、 Pmin ）在圖8-20上連成一條斜線，即為水輪機出力限制線。具體計算可在等效率曲線計算 表8-1出力限制線一欄中進行。發(fā)電機

7、與水輪機出力限制線的交點所對應的水頭，即為水輪機設計水頭。H s，等Hs線是根據(jù)模型3.等吸出高度線的繪制等吸出高度線表達水輪機在各運行工況的最大允許吸出高度綜合特性曲線的等 二線換算而求得的，計算 Hs與繪制等線的步驟如下:1）計算各水頭相應的單位轉(zhuǎn)速n11M，在模型綜合特性曲線上過各n11M作水平線與各值。等二線相交，記下各交點的C, Q11, M2）根據(jù)吸出高度計算式(8-14)Hs =10/900_（二 v）H計算各點H s，并計算各點出力3）根據(jù)各工況點的Hs、P，繪出各水頭下的Hs = f （P）曲線，如圖8-21 （a）所示。4） 在Hs = f（P）曲線圖上取某Hs值（例Hs=

8、-3.0m）作水平線與各Hs二f（P）曲線相交，記下各交點的水頭H及出力P，將這些點（P、H ）繪制P H坐標系內(nèi)，并用光滑曲線連接即為某 Hs的等吸出高度線，見圖8-21（b）。（a）HsP曲線（b）HP曲線圖8-21等吸岀高度線的繪制、軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機運轉(zhuǎn)特性曲線繪制轉(zhuǎn)槳式水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制原理與混流式水輪機基本相同， 但由于轉(zhuǎn)槳式水 輪機具有雙重調(diào)節(jié)機構(gòu)， 可在協(xié)聯(lián)方式運行，水輪機的效率修正采用非等值修正法， 一般同 一葉片轉(zhuǎn)角取同一修正值， 因此，繪制運轉(zhuǎn)綜合特性曲線中的某些方面與混流式水輪機有所差別。轉(zhuǎn)槳式水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制方法如下。1 等效率線的繪制（1）對轉(zhuǎn)輪

9、葉片的每一個轉(zhuǎn)角求出一個效率修正值（表 8-2）人（）。若各角下模型水輪機的最高效率為M 0（），原型水輪機各 ：角下的最高效率為TO C ），則叫0(申)=1 1 Jo伴)0.3 + 0.7D1MDitHmHt(8-15)(8-16)表8-2轉(zhuǎn)槳式水輪機效率修正值-150-100-5000+50+100（2）在Hmin H max間取若干水頭，計算各水頭對應的n11M，過各n11M作水平線與轉(zhuǎn)槳式水輪機模型綜合特性曲線的各等線相交，找出各交點的Q11、 M，其中M由內(nèi)zdq1同時繪出各水頭下的（8-17）（8-18）Q11 P輔助曲線。等插確定。計算各點的原型水輪機效率與出力，然后21 5P

10、 =9.810 H ' Q11 t根據(jù)計算結(jié)果繪出各水頭下的T = f P曲線,效率線計算可采用表8-3。表8-3轉(zhuǎn)槳式水輪機等效率線計算表2 出力限制線的繪制轉(zhuǎn)槳式水輪機模型綜合特性曲線上不標5%出力限制線，但其最大出力受空化的限制。在確定了水輪機的額定工況之后，通常把通過額定工況點的等開度線作為水輪機的出力限制 線。在確定為出力限制線的等開度線上取系列工況點，記下各工況點的m、Q11、n11,由相似換算公式計算出各點對應的水頭H及出力P，將這些點繪在HP坐標系中，連接各點即得到原型水輪機的出力限制線。轉(zhuǎn)槳式水輪機的出力限制線也可以采用簡化繪制方法，其原理同混流式水輪機出力限制線的繪

11、制。首先，由水輪機的最小水頭Hmin與額定水頭Hr分別計算出相應的模型單位轉(zhuǎn)速nilA與ni1B，在模型綜合特性曲線上以ni1A和ni1B分別作水平線，與確定出力限制線的等開度線分別相交于 A點與B點。查出A點的效率 MA和單位流量Q11A，計算出A點的出力 PA，由(Pa， Hmin )可確定H min下的出力限制點 A。同樣，查出B的效率 BA和單位流 量Q11B，計算出B點的出力PB，由(PB，Hr )可確定Hr下的出力限制點B。用直線連 接A點與B點即原型水輪機的出力限制線，見圖8-22，(a)模型綜合特性曲線(b)運行特性曲線圖8-22轉(zhuǎn)槳式水輪機岀力限制線的繪制3等吸出高度線的繪制繪制轉(zhuǎn)槳式水輪機的等H s