第八章水輪機(jī)特性曲線

第八章水輪機(jī)特性曲線第一節(jié)特性曲線的類型第二節(jié)水輪機(jī)線性特性曲線第三節(jié)水輪機(jī)模型綜合特性曲線第四節(jié)水輪機(jī)飛逸特性第五節(jié)水輪機(jī)的軸向水推力第六節(jié)水輪機(jī)的抬機(jī)第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線第一節(jié)特性曲線的類型水輪機(jī)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)：?jiǎn)挝晦D(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(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線特性曲線可用于分析水輪機(jī)特性、選擇水輪機(jī)主要參數(shù)、確定其合理的運(yùn)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(jī)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(jī)的導(dǎo)葉開度和水頭為某常數(shù)時(shí)，水輪機(jī)的流量、出力及效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。（高比速水輪機(jī)）流速增加和離心力增加對(duì)流量的影響不同第二節(jié)水輪機(jī)線性特性曲線二、工作特性曲線水輪機(jī)在固定轉(zhuǎn)速和水頭下工作時(shí)，導(dǎo)葉開度、出力、流量、效率之間的關(guān)系即為水輪機(jī)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(jī)線性特性曲線三、水頭特性曲線表示水輪機(jī)在轉(zhuǎn)速、導(dǎo)葉開度為某常數(shù)時(shí)，出力、效率與水頭之間的關(guān)系。第三節(jié)水輪機(jī)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(jī)模型綜合特性曲線混流式水輪機(jī)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(jī)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(jī)模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機(jī)模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機(jī)模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機(jī)模型綜合特性曲線第三節(jié)水輪機(jī)模型綜合特性曲線一、曲線類型的比較第三節(jié)水輪機(jī)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(jī)的工作特點(diǎn)和適用范圍！第三節(jié)水輪機(jī)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(jī)飛逸特性如果突然甩負(fù)荷，且調(diào)速機(jī)構(gòu)失靈、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)又不能及時(shí)關(guān)閉時(shí)，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(jī)械損失外，其余大部分使機(jī)組轉(zhuǎn)速急劇增高，并將達(dá)某一最大轉(zhuǎn)速，這時(shí)的運(yùn)行工況稱為飛逸工況，這時(shí)的最大轉(zhuǎn)速稱為飛逸轉(zhuǎn)速。

水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速的大小與水輪機(jī)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(jī)飛逸特性第四節(jié)水輪機(jī)飛逸特性第四節(jié)水輪機(jī)飛逸特性二、飛逸轉(zhuǎn)速的確定一般說(shuō)來(lái)，在同一水頭下，導(dǎo)葉全開時(shí)飛逸轉(zhuǎn)速最高。對(duì)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，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(shí)槳葉轉(zhuǎn)角愈小，飛逸轉(zhuǎn)速愈大。1.由單位飛逸轉(zhuǎn)速計(jì)算2.由飛逸系數(shù)計(jì)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(jī)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(qiáng)行開大轉(zhuǎn)角（可能帶來(lái)振動(dòng)）5.采用制動(dòng)葉片第五節(jié)水輪機(jī)的軸向水推力一、概念水輪機(jī)的軸向水推力是指水流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪時(shí)所引起的一種軸向力。二、軸向水推力的計(jì)算三、水輪機(jī)總軸向力的計(jì)算四、減小軸向水推力的措施第六節(jié)水輪機(jī)的抬機(jī)

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

原因：1.反向水推力2.尾水管反水錘

措施：1.補(bǔ)氣2.分段關(guān)閉導(dǎo)葉第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線是在轉(zhuǎn)輪直徑和轉(zhuǎn)速為常數(shù)時(shí)，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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線水輪機(jī)型號(hào)及模型參數(shù)水頭范圍：最大水頭，設(shè)計(jì)水頭，最小水頭額定轉(zhuǎn)速水輪機(jī)額定出力發(fā)電機(jī)額定出力水輪機(jī)模型綜合特性曲線水輪機(jī)的海撥高程原始資料用模型綜合特性曲線繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線。第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線一、混流式水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制方法

計(jì)算水輪機(jī)最高效率和效率修正值。

確定水輪機(jī)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(gè)水頭（含特征水頭），并分別計(jì)算各水頭對(duì)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(diǎn)處的單位流量和效率值。計(jì)算各交點(diǎn)水輪機(jī)效率及水輪機(jī)出力。

（1）等效率曲線的繪制第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線A1A2A3A4A5A6第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線一、混流式水輪機(jī)運(yùn)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(jì)算表第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線（1）等效率曲線的繪制第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線（2）機(jī)組出力限制線的繪制

CA段—發(fā)動(dòng)機(jī)出力限制線AB段—水輪機(jī)出力限制線第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線AB第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線在5%出力限制線上（2）機(jī)組出力限制線的繪制

第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線（2）機(jī)組出力限制線的繪制

第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)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(jī)在各運(yùn)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(jì)算各水頭相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速，在模型綜合特性曲線上過(guò)各作水平線與各等汽蝕系數(shù)線相交，得到各交點(diǎn)的汽蝕系數(shù)、單位流量及效率值。計(jì)算各點(diǎn)吸出高度及出力。根據(jù)各點(diǎn)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(diǎn)的水頭及出力，將這些點(diǎn)（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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線K1K2K3K4第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線（3）等吸出高度的繪制等吸出高度線計(jì)算表第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線（3）等吸出高度的繪制第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線第七節(jié)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線二、軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制方法

計(jì)算水輪機(jī)最高效率和效率修正值。

確定水輪機(jī)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(gè)水頭（含特征水頭），并分別計(jì)算各水頭對(duì)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(diǎn)處的單位流量和效率值。計(jì)算各交點(diǎn)水輪機(jī)效率及水輪機(jī)出力。

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