第六讲水轮机特性曲线.pdf

第六章 水轮机特性曲线 第一节 水轮机特性曲线的类型 水轮机的特性曲线：将试验所获得的水轮机性能参数 绘制成不同形式的曲线图。 水轮机特性曲线能表达水轮机不同工况下对水流能 量的转换、空化等方面的水力性能、力特性及其他性 能。这些特性是水轮机内部流动规律的外部表现，被 称为水轮机的外特性。 水轮机特性曲线的用途：分析水轮机的性能，在水电 站设计中选择水轮机的基本参数、确定其合理的运行 方式。 与水轮机特性有关的参数：几何参数和工作参数。 几何特征参数：转轮直径；导水叶 （或喷嘴）的开 度，对于转桨式水轮机还有叶片转角。 工作参数：水头；流量 （单位流量）；转速 （单位 转速）；效率；出力 （单位出力）；吸出高度和单 位轴向水推力等。 水轮机线性特性曲线：由于水轮机各参数之间的相互 关系比较复杂，为了明确某些参数间的关系，有时需 要把一些参数固定，而单独考察某两个参数之间的关 系，这种表示某两个参数之间关系的特性，是一元函 数关系，可用一条曲线表示。 水轮机综合特性曲线：当需要综合考察水轮机各参数 之间的相互关系时，把表示水轮机各种性能的曲线绘 于同一张图上。 模型综合特性曲线：单位转速为纵坐标轴、单位流量 为横坐标轴的曲线。 运转综合特性曲线：工作参数水头为纵坐标轴、出力 为横坐标轴的曲线。 第二节 水轮机的线性特性曲线 水轮机线性特性曲线的形式： 工作特性曲线 转速特性曲线 水头特性曲线 一、工作特性曲线 水轮机在固定的转速和水头下的特性曲线即为水 轮机工作特性曲线。 在表示水轮机工作状态的诸参数中，除了效率之外， 以其中任意一个参数为参变量，都可以得到一种水轮 机的工作特性曲线。 出力工作特性曲线：以 水轮机的出力P为参变量， 绘出表示水轮机的流量Q 、 效率η、导水叶开度a 与 出力P之间关系的曲线。 函数关系   Q,, a0 f P 用于考察水轮机发出某出力时的过流量、效率与相 应的导叶开度。 流量工作特性曲线：以流 量Q 为参变量时，绘出表 示出力P 、效率 η、导水 叶开度a 与流量Q之间关系 的曲线。 函数关系   P ,, a0 f Q 用于考察水轮机在不同流量时所对应的出力、效率 与相应的导水叶开度。 开度工作特性曲线：以导 水叶开度a 为参变量时， 绘出表示水轮机的出力P 、 流量Q 、效率 η与导水叶 开度a之间关系的曲线。 函数关系   P , Q, f a0 用于考察水轮机在某导叶开度时所对应的出力、流 量与效率。 二、转速特性曲线 转速特性曲线：表示水轮机导叶开度和水头为某常数 时，水轮机的流量、出力及效率与转速之间的关系。 由水轮机的相似率 n nD / H 11 1 实验室模型水轮机：固定水头、不同转速下的特性 = 水电站原型水轮机：不同水头、额定转速下的特性 函数关系   Q, P, f n (1) 转速特性曲线 可看出水轮机在不 同转速时的流量、 出力与效率； (2) 可看出水轮机 在某开度时的最高 效率、最大出力及 飞逸转速。 (1)低比转速水轮机对转速变化比较敏感，在偏离额定 转速时效率下降较快，而高比转速的效率下降较慢。 (2) 比转速越高飞逸转速相对值越大，低比转速混流式 的相对飞