水轮机运转曲线的计算方法参考资料 .docVIP

第五节　水轮机运转综合特性曲线及其绘制 运转综合特性曲线是在转轮直径和转速为常数时，以水头和出力为纵、横坐标而绘制的几组等值线，它包括等效率线，等吸出高度线以及出力限制线。此外，有时图中还绘有导叶等开度线，转桨式水轮机的叶片等转角线等。 图8-17 水轮机的运转综合特性曲线 图8-17为某混流式水轮机的运转综合特性曲线。水轮机的运转综合特性曲线一般由模型综合特性曲线换算而来。由水轮机相似定律可知，当水轮机的、为常数时，具有下列关系存在。 　　　 （8-8） 　　 （8-9） 　　 （8-10） （8-11） 根据上述关系式，可以把为坐标系的模型综合特性曲线换算为以~为坐标系的运转综合特性曲线。 下面以混流式和转桨式水轮机为例，介绍如何用模型综合特性曲线绘制水轮机运转综合特性曲线。 一、混流式水轮机运转特性曲线绘制 1．等效率曲线的绘制 1）计算： ① 按以下两式求出水轮机原型最优工况效率和效率修正值。 　　 （8-12） 　　　　　　　　　　　　　　　　　（8-13） 为简化计算，其他工况的效率修正值也采用。 ② 求水轮机的最优单位转速和单位转速修正值。 ③ 在最小水头和最大水头范围内进行分段，一般可取4~5个水头，其中包括、和，并分别计算各水头对应应的单位转速。 ④ 求各选取水头相应的模型单位转速 （8-14） ⑤ 在模型综合特性曲线图上作各的水平线，得到与模型综合特性曲线等效率曲线交点的坐标值和。因单位流量一般不需修正，所以。 ⑥ 求原型水轮机效率。 ⑦ 求原型水轮机出力。 等效率曲线计算时，可按表8-1的格式进行。 表8-1 等效率曲线计算表 · · · 在5%出力限制线上 2）绘制： 等效率曲线由工作特性曲线绘制而成，绘图时可放在工作特性曲线下面，并取比例相同的横坐标。具体步骤如下： 绘制工作特性曲线。将表8-1中的和两项，以为纵坐标，为横坐标，对不同水头绘制工作特性曲线，如图8-18。 在工作水头范围内绘出所取各水头的水平线，如图8-18中的、和。 在曲线上，将取整百分数的效率值绘制水平线，使其与各水头（、和）的曲线相交得出各点的、值，并将它点画在~坐标图上。 再将同一效率下的各点连成光滑的曲线，即为某个值的等效率曲线， ~P曲线 H~P曲线 图8-18 等效率线的绘制 ~H曲线 ~H曲线 图8-19 确定等效率线拐点的辅助曲线 如图8-18（b）中的=91%。通过上述步骤，同样也可绘出其它效率值的等效率曲线。在图8-18中，等效率曲线有一个拐点，为了绘出拐点，可根据工作特性曲线中各水头下的最高效率值及出力作出~曲线（见图8-19）及~曲线[见图8-19]，需要确定某效率线（例如其效率为）的拐点时，可根据效率值从两图上分别查出拐点所对应的水头与出力。 2．机组出力限制线的绘制 机组出力限制线，由发电机额定出力和水轮机出力限制线两部分组成。 1）发电机出力限制线。当水头时，水轮机出力受到发电机出力的限制。发电机的额定出力与水头无关，在一定的功率因数下，它的额定出力为常数，因此在运转综合特性曲线图上为一垂直线，如图8-20所示： 图8-20 原型水轮机的出力限制线 2）水轮机出力限制线。当时，水轮机的出力受5%出力限制线的限制。混流式水轮机的出力限制线，通常根据模型综合特性曲线上的5%出力限制线进行绘制。绘制方法一般是求出与和相对应的水轮机出力、，将点（、）点（、）在图8-20上连成一条斜线，即为水轮机出力限制线。具体计算可在等效率曲线计算表8-1出力限制线一栏中进行。 发电机与水轮机出力限制线的交点所对应的水头，即为水轮机设计水头。 3．等吸出高度线的绘制 等吸出高度线表达水轮机在各运行工况的最大允许吸出高度，等线是根据模型综合特性曲线的等线换算而求得的，计算与绘制等线的步骤如下： 1）计算各水头相应的单位转速，在模型综合特性曲线上过各作水平线与各等线相交，记下各交点的值。 2）根据吸出高度计算式 H （8-14） 计算各点，并计算各点出力。 3）根据各工况点的、，绘出各水头下的曲线，如图8-21所示。 4