水电站第二章精要.pptVIP

* 设置尾水管以后，在转轮出口形成了压力降低，出现了真空现象，真空由两部分组成： 静力真空：H2(落差)，也称为吸出高度Hs； 动力真空(转轮出口的部分动能) 3. 尾水管的作用 (1) 汇集转轮出口水流，排往下游。 (2) 当Hs0时，利用静力真空。 (3) 利用动力真空Hd。 *  尾水管的动能恢复系数 尾水管的静力真空Hs取决于水轮机的安装高程，与尾水管的性能无关；衡量尾水管性能好坏的标志是恢复动能的程度（与尾水管尺寸有关），一般用动能恢复系数ηw表示 ηw 0.8 时，效果较好；≦0.3～0.4时，效果较差。 为尾水管总水能损失系数 * 二、尾水管型式及其主要尺寸 尾水管的作用是排水、回收能量。其型式、尺寸影响厂房基础开挖、下部块体混凝土尺寸。 尾水管尺寸越大，ηw越高，工程量及投资越大。 型式： 直锥形——用于小型水轮机 弯锥形（肘形）——用于卧轴水轮机 弯肘形——大中型电站 * 常见尾水管的形式 直锥形（用于小型水轮机） * 常见尾水管的形式 弯锥形（用于卧轴水轮机） 弯肘形（大中型电站 ） * 弯肘型尾水管 减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯肘型尾水管。组成：直锥段、肘管、出口扩散段。 * 1. 进口直锥段： 进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散管，D3为直锥管进口直径，θ为锥管单边扩散角。 混流式：直锥管与基础环相接，(转轮出口直径)， θ=7°~ 9° 轴流式：与转轮室里衬相连接，D3=0.937D1，θ=8°~ 10°。 h3——直锥段高度，其长度增加将会导致开挖量增加。一般在直锥段加钢板衬。 * 2. 肘管： 90°变断面的弯管，进口为圆形断面，出口为矩形断面。F进/F出=1.3 曲率半径R小——离心力大——压力、流速分布不均匀—hw大。R=(0.6~1.0)D4 为减小转弯处的脱流及涡流损失，肘管出口收缩断面：高/宽=0.25 3、出口扩散段： 矩形扩散管，出口宽度B5， B5很大时，支墩厚度b5=(0.1~0.15) B5 顶板仰角 α=10°~13°，底板水平。 * 大型水电站的尾水管除了直锥段采用钢结构外，弯肘段与水平扩散段直接由混凝土浇筑而成。 * 4.尾水管的高度 尾水管的总高度和总长度是影响尾水管性能的重要因素。 h=h1+h2+h3+h4 h1，h2由转轮结构确定; h4肘管高度确定，不易变动。 h取决于h3。h3大→ηw大→开挖加大，工程投资大； * 5.尾水管水平长度： L：机组中心到尾水管出口，L大→F出大→V出小→ηw大→厂房尺寸加大，一般L=( 3.5～4.5) D1。 * 6.尾水管局部尺寸的变更 厂房设计中，由于地形、地质条件，布置厂房的原因，在不影响尾水管能量指标的前提下，对选出的尾水管尺寸可作局部变更。 (1) 减小开挖，h不动，扩散段底板向上倾斜6°~12° (2) 大型反击式水轮机，为减小厂房长度，尾水管不对称布置 (3) 地下电站：为使岩石稳定，尾水管采用窄深断面。 (4) 加长L。 * 三、水轮机的气蚀系数 影响水轮机效率的主要原因是翼型汽蚀，所以衡量水轮机汽蚀性能好坏一般是针对翼型汽蚀而言，其标志为气蚀系数。 反击式水轮机发生气蚀破坏的根本原因是过流通道中出现了ppb的情况，因此防止气蚀的措施是限制p的降低，使p≥pb。 气蚀系数б是水轮机气蚀特征的一个标志，б越大，越容易破坏 。 * 叶片上压力最低点（一般为叶片背面靠近转轮叶片出口处) * 通过研究叶片上的压力分布情况，得到叶片上压力最低点（一般为叶片背面靠近转轮叶片出口处)K点的压力为： K点的真空值Hk.v： * 静力真空Hs是吸出高度，取决于水轮机的安装高程，与水轮机的性能无关； 动力真空hk与转轮叶型、水轮机工况、尾水管性能有关，因此表明气蚀性能的只是动力真空： б称水轮机的气蚀系数，是动力真空的相对值。 б与叶型、工况有关，流道内水流相对速度越大，б越大。 б与尾水管的性能有关，ηw↑→б↑。 几何形状相似的水轮机，工况相似，б相同；对任一水轮机在既定工况下，б也是定值。 б值影响因素复杂，理论难以确定，广泛使用的方法是进行水轮机模型试验得出бm,并认为б=бm。 * 第四节 水轮机的吸出高度和安装高程 一、水轮机的吸出高度 保证水轮机内不发生气蚀的条件： pk≥ pB * 水轮机吸出高度Hs是转轮叶片压力最低点到下游水面的垂直高度Zk，随工况而改变，规定如下： (1) 立轴混流式水轮机： 导叶下部底环平面到下游尾水垂