第八章水輪機特性曲線

第八章水輪機特性曲線第一節(jié)特性曲線的類型第二節(jié)水輪機線性特性曲線第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線第四節(jié)水輪機飛逸特性第五節(jié)水輪機的軸向水推力第六節(jié)水輪機的抬機第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線第一節(jié)特性曲線的類型水輪機特性可用各種參數(shù)間的關(guān)系予以描述。結(jié)構(gòu)參數(shù)：轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口直徑、導(dǎo)葉高度、導(dǎo)葉開度、葉片裝置角等。工作參數(shù)：工作水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出力、效率以及吸出高度等。綜合參數(shù)：單位轉(zhuǎn)速、單位流量、單位出力、比轉(zhuǎn)速、汽蝕系數(shù)等。表示特性參數(shù)間關(guān)系的曲線稱為水輪機特性曲線。第一節(jié)特性曲線的類型線性特性曲線：綜合特性曲線：模型綜合特性曲線運轉(zhuǎn)綜合特性曲線特性曲線可用于分析水輪機特性、選擇水輪機主要參數(shù)、確定其合理的運行方式。轉(zhuǎn)速特性曲線水頭特性曲線工作特性曲線第二節(jié)水輪機線性特性曲線一、轉(zhuǎn)速特性曲線轉(zhuǎn)速特性曲線表示水輪機的導(dǎo)葉開度和水頭為某常數(shù)時，水輪機的流量、出力及效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。（高比速水輪機）流速增加和離心力增加對流量的影響不同第二節(jié)水輪機線性特性曲線二、工作特性曲線水輪機在固定轉(zhuǎn)速和水頭下工作時，導(dǎo)葉開度、出力、流量、效率之間的關(guān)系即為水輪機工作特性。出力特性曲線流量特性曲線開度特性曲線AB第二節(jié)水輪機線性特性曲線三、水頭特性曲線表示水輪機在轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉開度為某常數(shù)時，出力、效率與水頭之間的關(guān)系。第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線模型綜合特性曲線是以單位轉(zhuǎn)速和單位流量為縱、橫坐標(biāo)而繪制的幾組等值曲線。

第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線混流式水輪機模型綜合特性曲線等效率線等開度線等汽蝕系數(shù)線

5%功率限制線軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機模型綜合特性曲線等效率線等開度線等汽蝕系數(shù)線

等轉(zhuǎn)角線第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線一、曲線類型的比較第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線二、各等值線形狀的比較1.等效率線的比較等效率線的位置、形狀決定了不同型式水輪機的工作特點和適用范圍！第三節(jié)水輪機模型綜合特性曲線2.等開度線的比較251-CJ2-HL（低比速）3-HL（中高比速）4-ZD5-ZZ第四節(jié)水輪機飛逸特性如果突然甩負(fù)荷，且調(diào)速機構(gòu)失靈、導(dǎo)水機構(gòu)又不能及時關(guān)閉時，由于輸出的電磁力矩為零，因而輸入的水流能量除了少部分消耗于機械損失外，其余大部分使機組轉(zhuǎn)速急劇增高，并將達(dá)某一最大轉(zhuǎn)速，這時的運行工況稱為飛逸工況，這時的最大轉(zhuǎn)速稱為飛逸轉(zhuǎn)速。

水輪機飛逸轉(zhuǎn)速的大小與水輪機的飛逸特性有關(guān)，而飛逸特性一般用單位飛逸轉(zhuǎn)速表示。

一、飛逸特性第四節(jié)水輪機飛逸特性第四節(jié)水輪機飛逸特性第四節(jié)水輪機飛逸特性二、飛逸轉(zhuǎn)速的確定一般說來，在同一水頭下，導(dǎo)葉全開時飛逸轉(zhuǎn)速最高。對轉(zhuǎn)槳式水輪機，當(dāng)導(dǎo)葉開度及槳角轉(zhuǎn)角的協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞，并且在導(dǎo)葉全開同時槳葉轉(zhuǎn)角愈小，飛逸轉(zhuǎn)速愈大。1.由單位飛逸轉(zhuǎn)速計算2.由飛逸系數(shù)計算取1.6~2.1（HL）或2.4~2.6（ZZ）（比速高取大值）第四節(jié)水輪機飛逸特性三、防飛逸的措施1.設(shè)置快速閘門2.增設(shè)事故配壓閥3.采用水力自關(guān)閉導(dǎo)葉4.強行開大轉(zhuǎn)角（可能帶來振動）5.采用制動葉片第五節(jié)水輪機的軸向水推力一、概念水輪機的軸向水推力是指水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪時所引起的一種軸向力。二、軸向水推力的計算三、水輪機總軸向力的計算四、減小軸向水推力的措施第六節(jié)水輪機的抬機

當(dāng)甩負(fù)荷或由發(fā)電轉(zhuǎn)為調(diào)相時可能產(chǎn)生反向水推力，如該力大于轉(zhuǎn)動部分的重量時，轉(zhuǎn)動部分將向上抬起——抬機。

原因：1.反向水推力2.尾水管反水錘

措施：1.補氣2.分段關(guān)閉導(dǎo)葉第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線運轉(zhuǎn)綜合特性曲線是在轉(zhuǎn)輪直徑和轉(zhuǎn)速為常數(shù)時，以水頭和出力為縱、橫坐標(biāo)而繪制的幾組等值線，它包括等效率線，等吸出高度線以及出力限制線。第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線水輪機型號及模型參數(shù)水頭范圍：最大水頭，設(shè)計水頭，最小水頭額定轉(zhuǎn)速水輪機額定出力發(fā)電機額定出力水輪機模型綜合特性曲線水輪機的海撥高程原始資料用模型綜合特性曲線繪制水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線。第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線一、混流式水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制方法

計算水輪機最高效率和效率修正值。

確定水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速和單位轉(zhuǎn)速修正值。

在最小水頭和最大水頭范圍內(nèi)取4~5個水頭（含特征水頭），并分別計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速。

求各選取水頭相應(yīng)的模型單位轉(zhuǎn)速。

在模型綜合特性曲線圖上作各單位轉(zhuǎn)速值的水平線，得到與等效率曲線交點處的單位流量和效率值。計算各交點水輪機效率及水輪機出力。

（1）等效率曲線的繪制第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線A1A2A3A4A5A6第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線一、混流式水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制方法（1）等效率曲線的繪制等效率曲線計算表第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線（1）等效率曲線的繪制第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線（2）機組出力限制線的繪制

CA段—發(fā)動機出力限制線AB段—水輪機出力限制線第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線AB第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線在5%出力限制線上（2）機組出力限制線的繪制

第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線（2）機組出力限制線的繪制

第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線（3）等吸出高度線的繪制

等吸出高度線表達(dá)水輪機在各運行工況的最大允許吸出高度，可根據(jù)模型綜合特性曲線的等線換算得到。計算各水頭相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速，在模型綜合特性曲線上過各作水平線與各等汽蝕系數(shù)線相交，得到各交點的汽蝕系數(shù)、單位流量及效率值。計算各點吸出高度及出力。根據(jù)各點的吸出高度和出力，繪出各水頭下的Hs~N曲線。在曲線圖上取某Hs值作水平線與各曲線相交，得到各交點的水頭及出力，將這些點（H、N）繪制H~N坐標(biāo)系內(nèi)，并用光滑曲線連接即為某Hs值的等吸出高度線。第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線K1K2K3K4第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線（3）等吸出高度的繪制等吸出高度線計算表第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線（3）等吸出高度的繪制第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線二、軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制方法

計算水輪機最高效率和效率修正值。

確定水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速和單位轉(zhuǎn)速修正值。

在最小水頭和最大水頭范圍內(nèi)取4~5個水頭（含特征水頭），并分別計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速。

求各選取水頭相應(yīng)的模型單位轉(zhuǎn)速。

在模型綜合特性曲線圖上作各單位轉(zhuǎn)速值的水平線，得到與等轉(zhuǎn)角線交點處的單位流量和效率值。計算各交點水輪機效率及水輪機出力。

（1）等效率曲線的繪制第七節(jié)水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線二、軸流轉(zhuǎn)槳式水