水轮机特性曲线
水轮机转轮参数表及模型综合特性曲线
收集整理
水轮机转轮参数表
η=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
模型转轮综合特性曲线
出力限制线
50
60
70
80
90
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
η=
出力限制线
50
60
70
80
90
100
模型转轮综合特性曲线
40
50
60
70
80
90
100
1
n'
HL220/A153模型转轮综合特性曲线
80
60
70
A =2
0.15
A =3
A=1
a =0.09
A =1
0.130.12
0.14
0.10.11
η=92%
100
90
n'1
a=12
r/min A =3
A =2
A=4
A=5
0.11
87
0.
100.09
91
8988900.120.14
0.1385
8684
8082
8183
HL240/D41模型转轮综合特性曲线
a=18
a=16
a=14
73
75
a=20
77
79
a=22
a=24
a=28
a=32
η=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
60
70
80
90
100
110
50
模型转轮综合特性曲线
出力限制线
η=δ=δ=δ=δ=δ=δ=
5560
70
80
90
100
出力限制线
模型转轮综合特性曲线
40
50
60
80
90
模型转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
50
60
70
80
90
100
110
A244-35
η=92.1
%
δ=0.04
90a0=10
91
898886
8482
80787674727066
62585450δ=0.042δ=0.05δ=0.055δ=0.06δ=0.06550
60
70
80
90
100n/min n
a0=8
a0=6
δ=0.045
a0=14
a0=18
a0=22a0=26
a0=30
a0=34a0=38
出力限制线
A253-46模型转轮综合特性曲线
40
模型曲线
模型曲
线
σ
σσ
σσ
σ
σ=0.045
σ
σ
σ
σ=0.04
水泵水轮机特点
天荒坪抽水蓄能电站 水泵水轮机特点 华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司游光华 浙江安吉313302 摘要天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机组由挪威KVAERNER公司提供，是我国较早从国外引进的大型可逆式机组，自首台机组投产至今已有7年多。本文总结分析了水泵水轮机7年多的运行中出现了一些问题，以供参考借鉴。 主题词天荒坪抽水蓄能水泵水轮机性能“S”形特性不稳定轴向水推力抬机导叶关闭规律 天荒坪抽水蓄能电站安装有6台300MW水泵水轮机组，为单级、立轴、混流可逆式，额定净水头为526米，运行毛水头（扬程）为526米~610.2米，水轮机安装高程为225米，淹没深度为-70米，是目前国内已投产运行的水头和变幅最大的单级可逆式机组，在国际上也较罕见，为使其达到满意的效率和良好的运行稳定性，设计难度大，没有现成的经验可供借鉴。水泵水轮机的参数如下： 水轮机工况：水泵工况：额定容量：306MW 333MW 最大轴出力（入力）：338MW 333MW 额定流量：67.7m3/s 58.80m3/s（最大） 43.00m3/s（最小） 额定转速：500RPM 500RPM 旋向（俯视）：顺时针逆时针 转轮水轮机进口直径：4030mm 转轮水轮机出口直径：2045mm
最大瞬态飞逸转速：720 r/min 最大稳态飞逸转速：680 r/min 水泵水轮机及其辅助设备由挪威GE 公司提供。水泵水轮机大修拆卸方式采用中拆方式。首台机组于1998年9月30日投入运行，2000年12月25日所有机组投产，投产以来运行情况表明，机组性能良好，效率较高，但也出现了一些问题，在技术人员的努力下，通过采取措施，相关问题已得到了较好的解决。 1水泵水轮机的性能和结构特点 1.1效率 按照合同规定，水泵水轮机的效率按照模型试验来验收，合同要求水轮机工况的最高效率≥92.20％，加权平均效率≥90.41％，水泵工况最高效率≥ 91.70％，加权平均效率≥ 91.52％。根据模型试验报告，水轮机工况的模型最优效率为90.61%，折算为原型其整个运行范围内的最优效率为92.28%，加权平均效率为90.317%，而水泵工况下模型最优效率为89.84%，折算原型最优效率为92.17%，加权平均效率为92.01%，除水轮机工况加权平均效率略低于保证值0.083％外，其余均达到合同要求。为了检验真机效率，我们于2001年5月在5号机组上进行了部分水头（扬程）的热力法效率试验，测得水轮机工况下在试验平均净水头566.23 m时，机组出力为210~304.06 MW,水轮机最高效率为92.11％，相应机组出力272.00 MW；水泵工况试验平均净扬程为542.09 m，水泵平均效率为88.99％。从上述结果可以看出，水轮机工况的最高效率已接近模型推算值，水泵工况效率偏
水轮机作业答案
1、某水轮机进行效率试验时测得的读数如下：水轮机进口压力表的读数为6.3kg/cm2，装压力表处的钢管直径为6m ，压力钢管中心高程为90 m ，压力表距钢管中心距离为3.5m 。水轮机的流量Q 为270m3/s ，下游尾水位高程为97m ，发电机出力为1.5╳105kW ，发电机的效率97.5%f η=。求该工况下水轮机的效率。 ()()2 2 22122 22 1122111 22212125=02270 9.556229.55==4.65229.8122=4.6590 3.5630097=64.15 1.51097.5%9.81270a n P P V g Q V m s D V m g V P V P H E E Z Z g g m P P αγγππαααγγη≈===???? ? ??????????=-=++-++ ? ? ????+++-++?==??解：将水轮机出口断面取在下游断面，则，=0.905 64.15 2、已知某水电站装有ZZ440-LH-800型水轮机，设计流量Q=490m3/s ，设计水头为21米，额定转速为60rpm ，叶片出口角0227β=，轮毂直径10.5B d D =，容积效率98%v η=，水力效率95.2%h η=。试绘制该工况下水轮机进、出口水流速度三角形，并求进口角。 ()()()11212222212220 20222211221860 25.133/60 6049098% 12.738/111844412.738 25.1330.133/tan tan 2712.738tan 890.133 1 1 2195.2%25.13325.9.8 m m B m u m u s u u u D n U U m s Q V V m s K D d V V U m s V V H U V U V g V ππππβααη??== = =?== = =-???-=-=-===== -?=-，得() 1011110 111111330.1337.928/12.738 tan 587.928 12.738 tan 3725.1337.928 u m u m u V m s V V V U V ααββ?===== ==--，得，得
水泵水轮机全特性..
水泵水轮机全特性 1．水泵水轮机全特性曲线 抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。 水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。 图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线
2．水泵水轮机全特性曲线的特点 通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点： （1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。
风机特性曲线
用以表示通风机的主要性能参数(如风量L、风压H、功率N及效率η)之间关系的曲线称为风机特性曲线或风机性能曲线。为了使用方便，将H—L曲线、N—L曲线、η—L曲线画在同一图上。下图为4—72 No5离心式通风机在转速2 900r／min时的特性曲线。 4—72No5离心式通风机特性曲线 在通风除尘系统工作的风机，即使在转速相同时，在不同阻力的系统中它所输送的风量也可能不相同。系统的阻力小时，要求风机的风压低，输送的风量就大；反之，系统阻力大，要求的风压高，输送的风量就小。因此，用一种工况下的风量和风压，来评定风机的性能是不够的。例如，风压为1 000Pa时，4—7 2No5风机可输送风量18 000m3／h；但当风压增到3000Pa时，输送的风量就只有1 000m3/h。为了全面评定风机的性能，就必须了解在各种工况下风机的风压和风量，以及功率、效率与风量的关系。这就是为什么要通过风机性能试验做出风机特性曲线的原因所在。
通风机制造工厂对生产的风机，根据实验预先做出其特性曲线，以供用户选择风机时参考。有些风机产品样本，不但列出特性曲线图，而是还提供性能表格。下表列出了4—72离心式通风机的部分性能数据。 从特性曲线图可以看出，在一定转速下，风机的效率随着风量的改变而变化，但其中必有一个最高效率点刁一。相应于最高效率下的风量、风压和轴功率称为风机的最佳工况，在选择风机时，应使其实际运转效率不低于0．9ηmax。此范围称为风机的经济使用范围。下表中列出的8个性能点(工况点)，均在风机的经济使用范围内。 4—72 型离心式通风机性能表(摘录)
正确选择风机，是保证通风系统正常、经济运行的一个重要条件。所谓正确选择风机，主要是指根据被输送气体的性质和用途选择不同用途的风机；选择的风机要满足系统所需要的风量，同时风机的风压要能克服系统的阻力，而且在效率最高或经济使用范围内工作。具体选择方法和步骤如下： 1．根据被输送气体的性质，选用不同用途的风机。例如，输送清洁空气，或含尘气体流经风机时已经过净化，含尘浓度不超过150mg／m3时，可选择一般通风换气用的风机；输送腐蚀性气体，要选用防腐风机；输送易燃、易爆气体或含尘气体时，要选用防爆风机或排尘风机。但在选择具体的风机型号和规格时，还必须根据某种类型风机产品样本上的性能表或特性曲线图才能确定。
水轮机特性曲线
保证出力与额定出力之间有什么关系，他们之间的区别是什么？分别怎样计算？ 保证出力指的是机组在各个运行水头稳定运行的出力范围。有最大保证出力，也有最小保证出力。各种机型的保证出力是不一样的。比如混流式的保证出力定义是：在最小到最大水头范围内水轮机出力是45~100%。那么最大保证出力就是某水头时的100%，最小出力为最大出力的45%。保证出力受能量性能（效率），气蚀等诸多因素的影响。例如，某水轮机出力在设计水头下为8333kw，那么，在这个水头下最大出力就8333kw,最小出力就是8333X45%=3750kw.。以上最大最小出力在行业规范中有具体的规定。额定出力是指机组在最优工况点的出力（既选择的运转特性曲线上效率最大点的水头和流量）。设计出力指的是在设计点的出力（设计水头，设计流量，设计效率）。 出力计算公式：N=9.81QHη（千瓦） 其中：9.81是水的比重常数 Q—通过水轮机的流量（立方米/秒） H—水轮机的工作水头（米） η—水轮机的工作效率（％） 水轮机的线型特性曲线可用转速特性曲线、工作特性曲线及水头特性曲线三种不同形式表示。线型特性曲线具有简单、直观等特点，所以常用来比较不同型式水轮机的特性。 一、转速特性曲线 转速特性曲线表示水轮机在导水叶开度、叶片转角和水头为某常数时，其他参数与转速之间的关系。在水轮机的模型试验中，常规的做法是保持一定的水头，通过改变轴上的负荷（力矩）来改变转速，达到调节工况的目的。故整理模型试验的数据时，以转速特性曲线最为方便，水轮机的其他特性曲线，实际上都是从转速特性曲线换算而得。 如图下图所示。由水轮机转速特性曲线可以看出水轮机在不同转速时的流量、出力与效率，还可以看出水轮机在某开度时的最高效率、最大出力及水轮机的飞逸转速。
第三节水轮机模型综合特性曲线
第三节水轮机模型综合特性曲线 水轮机主要综合特性曲线是指以单位转速和单位流量为纵、横坐标而绘制的若干组等值曲线，这些等值线表示出了同系列水轮机的各种主要性能。在图中常绘出下列等值线：①等效率线；②导叶（或喷针）等开度线；③等空化系数线；④混流式水轮机 的出力限制线；⑤转桨式水轮机转轮叶片等转角线。这种主要综合特性曲线一般由模型试验的方法获得，因此，又称为模型综合特性曲线。不同类型的水轮机，其模型综合特性曲线具有不同的特点，掌握它们的特点，对于正确选择水轮机及分析水轮机的性能是很重要的。下面说明几种水轮机模型综合特性曲线的特点。 一、混流式水轮机模型综合特性曲线 图8-6为某混流式水轮机模型综合特性曲线，它由等效率曲线、等开度线、等空化系数线与出力限制线所构成。 图8-6 混流式水轮机模型综合特性曲线 同一条等效率线上各点的效率均等于某常数，这说明等效率线上的各点尽管工况不同，但水轮机中的诸损失之和相等，因此水轮机具有相等的效率。 等开度线则表示模型水轮机导水叶开度为某常数时水轮机的单位流量随单位转速的改变而发生变化的特性。
等空化系数线表示水轮机各工况下空化系数的等值线，等空化系数线上各点尽管工况不同，其空化系数却相同。由于模型水轮机的空化系数大多是通过能量法空化试验而获得的，因此，尽管等空化系数线上的工况点具有相同的空化系数，但它们的空化发生状态可能是不相同的。 混流式水轮机模型综合特性曲线上通常标有5%出力限制线，它是某单位转速下水轮机的出力达到该单位转速下最大出力的95%时各工况点的连线。绘制出力限制线的目的是考虑到水轮机在最大出力下运行时，不可能按正常规律实现功率的调节，而且，在超过95%最大功率运行时，效率随流量的增加而降低，且效率降低的幅度超过流量增加的幅度，因此水轮机的出力反而减小了，从而使调速器对水轮机的调节性能较差。为了避开这些情况，并使水轮机具有一定的出力储备，因此，将水轮机限制在最大出力的95%(有时取97%)范围内运行。 二、转桨式水轮机模型综合特性曲线 轴流定桨式水轮机及其他固定叶片的反击式水轮机，其模型综合特性曲线与混流式水轮机具有相同的形式。 图8-7为某轴流转桨式水轮机模型综合特性曲线。轴流转桨或斜流转桨式水轮机的叶片可以改变角度，当水轮机的工作水头或负荷发生变化时，通过协联机构使叶片角度作相应的改变，从而保持水轮机具有良好的工作效率，这种运行方式称为协联方式。转桨式水轮机模型综合特性曲线上标有等效率线、等开度线、等叶片转角线。 图 8-7轴流转桨式水轮机模型综合特性曲线 转桨式水轮机的等效率线是水轮机在协联方式下工作时的效率等值线。它是水轮机在不同叶片角下各同类水轮机等效率线的包络线。 等开度线则表示在协联方式下，导水叶开度为某常数而叶片角度不同时，水轮机单位流量与单位转速之间的关系，它代表了水轮机在协联方式工作下的过流特性。 等叶片转角线则是同一叶片转角下各所对应的最高效率点的连线。 由等线与等线可以找出导水开度与叶片转角的最佳协联关系。 转桨式水轮机的等空化系数线是各角下的同类水轮机的等线与等线的一系列交点中，相同值的连线。 转桨式水轮机具有宽广的高效率区，在相当大的单位流量下不出现流量增加而出力减少的情况，因此一般不绘出5%出力限制线。而水轮机的最大允许出力常受到空化条件的限制。 三、冲击式水轮机模型综合特性曲线
水泵水轮机选型(已看)
国产抽水蓄能机组水泵—水轮机选型中 若干问题探讨 高道扬 天津市天发重型水电设备制造有限公司 摘要：本文着重分析了可逆式水泵—水轮机模型转轮及抽水蓄能电站水泵—水轮机主要技术参数的特点，并在此基础上提出根据抽水蓄能电站水泵—水轮机的技术要求初步筛选水泵—水轮机模型转轮及水泵—水轮机方案的方法。 随着我国社会主义建设事业的发展，特别是电力工业的飞速发展，抽水蓄能电站的建设高潮已经到来，在国家有关政策的坚强支持下，抽水蓄能机组国产化、本土化的工作业已全面展开。因此如何根据可逆式水泵—水轮机模型转轮的主要技术特点并在抽水蓄能电站对水泵—水轮机技术要求的基础上优选水泵—水轮机模型转轮及水泵—水轮机方案已成为众多水泵—水轮机选型工作者的首要工作，作者根据多年工作经验对选型工作中的若干问题作一初步探讨。 1 水泵—水轮机模型转轮主要技术参数特点 叶片式水力机械具有可逆性，即它既可以做水轮机运行也可以做水泵运行，但是由于中、高比速的水轮机进口角β1T较大，当它反向旋转做水泵工况运行时，由于出口角太大，导致水流的不稳定，在H-Q曲线上出现多处大驼峰并且泵工况的效率比正常水轮机工况大幅下降，因而中、高比速水轮机显然不适合作为可逆式水泵——水轮机转轮的研究基础（70年代初北京密云电站曾用HL211-LJ-225水轮机做反向旋转的泵工况现场实验未能取得满意效果）。理论分析和实验证明具有较长叶片和缓慢扩散流道的离心泵叶轮，其泵的叶片出口水流角β2P较小，出口相对流速W2P和绝对流速V2P都较小，因而水流进入涡壳后水力损失较小，当离心泵反转做水轮机运行时进口相对流速W1T也比较小，符合常规水轮机要求，因而离心泵叶轮在水泵工况和水轮机工况都有较好的性能，现代可逆式水泵—水轮机转轮就是以离心泵叶轮为基础逐步发展起来的。 1.1水泵—水轮机模型转轮与常规水轮机模型转轮相比具有以下特点：由于混流式水轮机的β1T较大，其（V1u/U1）T约为0.9，而离心泵的β2P较小，（V2u/U2）P约为0.6，由此可以推算出在同样的水头和转速条件下，可逆式水泵—水轮机的转轮直径约为常规水轮机转轮直径的 1.4倍，即：D P/D T=1.4。在同一额定水头下，水泵—水轮机与水轮机模型转轮比转速n s(m kw)相近，但单位转速为水轮机的1.25～1.3倍，而单位流量为水轮机的0.6～0.65倍。 1.2水泵—水轮机模型转轮的水泵工况与水轮机工况相比，在通常条件下，由于高压边速度三角形既不相等亦不相似（泵工况出口因为水流的偏转出口水流角β2p比安放角βd小一些，而水轮机工况进口在无撞击的条件下，进口角βIT与βd相等），因而经实验研究及理论分析证明两种工况具有以下特点： 1.2.1 在最优工况点，水泵工况的单位转速是水轮机工况的单位转速 1.10～1.18倍，即n10P/n10T=1.10～1.18（理论分析为1.12～1.16）。 139
叶片式水力机械的全特性(Q-H)
叶片式水力机械的全特性（Q ~H 坐标） （1）转速为正（n >0）时轴流式机组特性曲线。如图3-3（a ）所示，曲线AB 段的H 、Q 、n 、M 均为正值，则QH >0，ωM P =>0，由工况定义知，AB 为水泵工况。BC 段的Q 、n 、M 为正，H 为负，则QH <0，水流经过转轮后能量减少，ωM P =>0，转轮输入功率，此为制动工况。C 点M =0，亦即P =0，QH <0，为飞逸工况，水流流经转轮减少的能量用于克服飞逸时的机械损耗。C 点以下的Q 、n 为正，H 、M 为负，则QH <0，水流能量减少，ωM P =<0，转轮向外输出功率，此为水轮机工况。不过这时的水流由尾水管流向蜗壳，是倒冲式水轮机工况，一般称为反水轮机工况。A 点以左，Q 为负值，其它参数均为正值，则QH <0，ωM P =>0，亦为制动工况。所以n 为某一正值时，水力机组自左至右经历了制动工况、水泵工况、制动工况及反水轮机工况四个工作状态。 图3-3 三种转速下水力机组的全特性曲线 （2）转速为零（n =0）时轴流式机组的特性曲线。此时水力机组在循环管道上实际上就成为局部阻力，因此，不管流量是正还是负，水流流经转轮后能量总是减少的，也不管扭矩是正还是负，因为转速为零，所以功率也必为零。故当转速为零时，整个特 性曲线上的工况均为制动工况，转轮处的局部损失22 2KQ g v h ==?ζ，所以()Q f H =曲线亦为抛物线，又因QH <0，则H 为正时，Q 必为负，反之亦然，故()Q f H =曲线贯穿于Ⅱ、Ⅳ象限，如图3-3（b ）所示，但此抛物线不是水力机组相似工况点的抛物线。水流对转轮的作用力矩等于水流进出转轮的动量（mv ）的变化量，由此可知，力矩的大小与流量的平方成正比，所以()Q f M =亦是一抛物线，其方向当n =0时，水头为正，
矿井通风机特性曲线
第四节通风机的实际特性曲线 第四节通风机的实际特性曲线 一、通风机的工作参数 表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率 和转速n等。 （一）风机(实际)流量Q 风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量（无特殊说明时均指在标准状态下），单位为,或。 （二）风机(实际)全压H f与静压H s 通风机的全压H t是通风机对空气作功，消耗于每1m3空气的能量（N·m/m3或Pa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。在忽略自然风压时，H t用以克服通风管网阻力h R和风机出口动能损失h v，即 H t=h R+h V, 4—4—1 克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H S，Pa H S=h R=RQ24-4-2 因此H t=H S+h V 4-4-3 (三）通风机的功率 通风机的输出功率（又称空气功率）以全压计算时称全压功率N t，用下式计算： N t=H t Q×10-3 4—5—4 用风机静压计算输出功率，称为静压功率N S，即 N S=H S Q×10—3 4-4-5
因此，风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW） , 4—5—6 或 4-4-7 式中ηt、ηS分别为风机折全压和静压效率。 设电动机的效率为ηm,传动效率为ηtr时，电动机的输入功率为N m,则 4-4-8 二、通风系统主要参数关系和风机房水柱计（压差计）示值含义 掌握矿井主要通风机与通风系统参数之间关系，对于矿井通风的科学管理至关重要。 为了指示主要通风机运转以及通风系统的状况，在风硐中靠近风机入口、风流稳定断面上安装测静压探头，通过胶管与风机房中水柱计或压差计（仪）相连接，测得所在断面上风流的相对静压h。在离心式通风机测压探头应安装在立闸门的外侧。水柱计或压差计的示值与通风机压力和矿井阻力之间存在什么关系？它对于通风管理有什么实际意义？下面就此进行讨论。 1、抽出式通风 1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 如图4-4-1，水柱计示值为4断面相对静压h4，h4（负压）=P4-P04(P4为4断面绝对压力，P04为与4断面同标高的大气压力）。 图4—4—1 沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程
水轮机试题综合
习题一 1．水轮机的基本工作参数通常有哪几个？它们的代表符号和单位是什么？ 2．什么叫水轮机的设计水头、最大水头、最小水头和净水头？ 3．某河床式电站在设计水头下：上游水位Z上=63m，下游水位Z下=44.4m， 通过某台水轮机的流量m2/s,发电机效率, 水轮机效率，如忽略引水建筑物中的水力损失，试求水流出力、水轮机出力和机组出力。 4．现代水轮机的基本类型有哪些？它们的适应水头怎样？ 5．了解我国已建及正在建的大型水电站的机组的单机容量和适用水头。 6．反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？ 7．解释水轮机型号： HL160-LJ-520、ZZ560-LH-800、GD600-WP-250、 2CJ30-W-120/2×10。 8. 贯流式机组主轴都采用卧轴布置的优缺点有哪些？ 习题二 1.混流式水轮机的性能如何？ 2.混流式水轮机由哪几大部分组成？其工作过程怎样？ 3.水轮机的类型有几种，各种类型水轮机有何优缺点？ 4.转轮的作用是什么？转轮一般由哪几部分组成？ 5.混流式水轮机转轮与轴流式水轮机在结构上有何异同点？ 6.止漏环有哪几种类型，其作用范围怎样？ 7.什么叫水轮机的轴向水推力？如何估算？ 8.减压装置有几种类型？它们的工作的原理是怎样的 9.引水室的作用是什么？它有几种类型？ 10．金属蜗壳的应用条件、结构类型和一般的受力特点是怎样的？ 11．导水机构的作用是什么，它有几种类型？一般用来调节流量的方法有几种？ 12．导水机构的传动机构有何作用？它有哪几种类型？ 13．导叶的数目、开度、高度及相对高度、偏心距、进口角和出口角等用什么符号代表？基本概念如何？ 14．说明水轮机顶盖和底环的结构以及其和其它部件的装置关系？ 15．尾水管的类型有几种，各有何优缺点，其作用是什么？ 16.试用伯努里推导尾水管回收动能原理。 17．减轻尾水管振动的措施通常有几种方法？ 18．说明补气装置的作用？ 19．尾水管的十字架补气和短管补气装置结构怎样？应用范围如何？ 习题三 1.轴流式和混流式转轮中水流运动各有什么特点？
水泵的特性曲线
２－４离心泵的特性曲线 一、离心泵的特性曲线 压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。这些参数之间的关系，可通过实验测定。离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线（characteristic curves）。以供使用部门选泵和操作时参考。 特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min时特性曲线。图上绘有三种曲线，即 １．Ｈ－Q曲线 Ｈ－Q曲线表示泵的流量Q和压头Ｈ的关系。离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。 ２．Ｎ－Q曲线 Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。因此，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。 ３．η－Q曲线 η－Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。该曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。所以该点为离心泵的设计点。 选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此条件下操作最为经济合理。但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，如图2-6波折线所示。高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，压头和功率。离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。 二．离心泵的转数对特性曲线的影响 离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为
5 第五章 水轮机的工作原理、特性及选择3
?五、水轮机的选择 ?水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作，也是本课程的重点内容之一 ?水轮机选型设计的原则 ?水轮机选型设计要求提供的基本资料 ?最大工作水头、最小工作水头、加权平均水头 ?水电站引用流量 ?水电站装机容量
?水轮机选型设计的主要内容 ?水轮机台数确定 ?水轮机型号与装置形式选定 ?水轮机直径、额定转速、最大允许吸出高度的确定?绘制水轮机运转综合特性曲线 ?机组台数的选择 ?与水轮机类型的关系 ?与水电站在电力系统中担任负荷类型的关系 ?与供电可靠性的关系 ?与水电站造价的关系 ?综合考虑确定机组台数
?水轮机型号选择 ?利用水轮机系列型谱图表选型 ?图5-20：中小型反击式水轮机使用范围图以及表5-4：8个转轮型谱参数 ?表5-5：水斗式水轮机型谱资料 ?表5-6：500kW以下水轮机型谱资料 ?采用套用机组和通用机型选型 ?《小型水电站机电设计手册》（水力机械）
?反击式水轮机主要参数选择 ?用系列水轮机应用范围图选择直径、转速和吸出高度 (图5-21：HL220；图5-22：HL260；图5-23：ZD760） ?用主要综合特性曲线选择直径、转速和吸出高度 ?选择转轮标称直径 ?计算效率修正值 ?选择水轮机转速 ?计算水轮机的额定出力 ?绘制方块图，确定水轮机的工作范围 ?计算吸出高度，确定水轮机安装高程 ?水轮机选择方案的分析比较
?水斗式水轮机主要参数的选择?系列水轮机应用范围图方法 ?公式计算方法
第六章、水轮机的调速设备 ?一、水轮机调节的任务 ?调速器 ?电能质量频率基本稳定的要求即为机组转速基本稳定的要求 ?实际机组转动部件的动力矩与阻力矩是变化的，两者之差一般 不等于零，导致角加速度不等于零，从而转速变化 ?由于电力负荷变化，从而阻力矩变化，要使角加速度为零，则 必须改变动力矩。反击式水轮机通过调节导叶开度即调节过流 量来改变；冲击式水轮机通过调节喷针（针阀）来改变。 水电站HYDROPOWER ENGINEERING
绘制水轮机运转综合特性曲线
第三节 绘制水轮机运转综合特性曲线 一、绘制等效率线和5%出力限制线 1、绘制等效率曲线η=f （H ，N ） （1）列表计算。在最小水头到最大水头的范围内，一般取3～5个水头列表进行计算，通常包括max av min H H 和、、r H H 。对本设计，在水轮机的工作水头范围以内取五个水头H 1=H max =101m,H 2=94m,H 3=88m,H 4=H r =H av =82m,H 5=H min =78,对本设计，由于是混流式水轮机，表格的形式如表8所示。 计算时首先求出与各水头相应的n 11M 值，然后在模型主要综合特性曲线上作n 11M 等于常数的水平线,取n 11M 线与ηM=常数线的交点，依次在表8中记入ηM 、Q ′1、η和N 值。 表8 HL180水轮机运转综合特性曲线计算表 转轮型号： HL180 ；D 1= 3.80 （m ）； n= 166.7 r/min ；Δn 11<0.03n 110M ，可 忽略； H max = 101 （m ）； H r = 82 （m ）； H min = 78 （m ）； Δη= 0.023 。 H （m ） H 1=Hmax=101 H 2=94 n 11=n D 1/H 1/2 63.03 65.34 n 11M =n 11-Δn 11 63.03 65.34 工作特性曲线计算 ηM （%） Η （%） Q ′1 （m 3 /s ） N （MW ） ηM （%） Η （%） Q ′1 （m 3 /s ） N （MW ） 78 78.023 1.007 112.97 78 78.023 1.014 102.14 80 80.023 0.988 113.68 80 80.023 0.993 102.59 82 82.023 0.962 113.46 82 82.023 0.970 102.72 84 84.023 0.938 113.32 84 84.023 0.945 102.51 86 86.023 0.91 112.56 86 86.023 0.920 102.17 88 88.023 0.876 110.87 88 88.023 0.883 100.34 90 90.023 0.828 107.18 90 90.023 0.835 97.04 91 91.023 0.793 103.79 91 91.023 0.802 94.24 91 91.023 0.605 79.18 91 91.023 0.615 72.27 90 90.023 0.576 74.56 90 90.023 0.582 67.64 88 88.023 0.532 67.33 88 88.023 0.543 61.71 86 86.023 0.494 61.10 86 86.023 0.501 55.64 84 84.023 0.460 55.57 84 84.023 0.463 50.22 82 82.023 0.430 50.71 82 82.023 0.432 45.75 功率限制线计算 89.22 89.243 0.844 108.30 89.33 89.353 0.849 97.94
水轮机运转曲线的计算方法
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1D 和转速n 为常数时，以水头H 和出力P 为纵、横坐标而绘制的几组等值线，它包括等效率线),(H P f =η，等吸出高度线),(H P f H S =以及出力限制线。此外，有时图中还绘有导叶等开度0a 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1D 、n 为常数时，具有下列关系存在。 2 11111) ( )(n nD n f H == （8-8） ηηη?+=M （8-9） 215.1111181.9)(D H Q Q f P η== （8-10） H E f H s )(900/10)(σσσ?+--== （8-11） 根据上述关系式，可以把1111~n Q 为坐标系的模型综合特性曲线换算为以P ~H 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0T η和效率修正值η?。
115 00) 1(1D D M M T ηη--= （8-12） 00M T ηηη-=? （8-13） 为简化计算，其他工况的效率修正值也采用η?。 ② 求水轮机的最优单位转速011n 和单位转速修正值11n ?。 ③ 在最小水头min H 和最大水头max H 范围内进行分段，一般可取4~5个水头，其中包括min H 、r H 和max H ，并分别计算各水头对应应的单位转速11n 。 ④ 求各选取水头相应的模型单位转速M n 11 11 1111111n H nD n n n M ?-= ?-= （8-14） ⑤ 在模型综合特性曲线图上作各M n 11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M Q 11和M η。因单位流量一般不需修正，所以M Q Q 1111=。 ⑥ 求原型水轮机效率ηηη?+=M 。 ⑦ 求原型水轮机出力115 .12 181.9Q H D P η=。 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 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： ① 绘制工作特性曲线)(P f =η。将表8-1中的η和P 两项，以η为纵坐标，P 为横
水轮机特性曲线及选型
第四章 水轮机的特性曲线与选型 第一节 水轮机的相似律 一、水轮机的相似条件 在进行模型试验时，模型与原型水轮机之间应满足的条件称为水轮机的相似条件。模型和原型水轮机之间应满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。 1.几何相似（必要非充分）（同轮系） 几何相似是指两个水轮机的过流部件形状相同（即过流部件几何形状的所有对应角相等），尺寸大小成比例。即： == = m m m a a b b D D 000011 式中 ：01b D 、、0a ——水轮机的转轮直径、导叶高度、导叶开度。 满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。只有同轮系的水轮机才能建立起运动相似或动力相似。 2.运动相似（等角工作状态） 运动相似是指同一轮系的水轮机，水流在过流通道中对应点的同名流速方向相同，大小成比例，即相应点的速度三角形相似。即 两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。 3.动力相似 动力相似是指同一轮系水轮机在等角工作状态下，水流在过流部件对应点的作用力（惯性力、重力、粘滞力、摩擦力等），同名力的方向相同，大小成比例。 二、轮机的相似律 在满足相似条件的基础上原型与模型水轮机各参数之间的相互关系称为水轮机的相似律，也称为水轮机的相似公式。 1.转速相似律 s m s m m H D H D n n ηη1 1= s H D n η1 1∝ 2.流量相似律 sm m m s vm m v H D H D Q Q ηηηη2121= s V H D Q ηη21∝ 式中：v Q η—有效流量。
称为水轮机的流量相似律，亦称为流量方程式。 在应用中，直径m D 1、1D 、水头m H 、H 为定值，若效率vm η、sm η、v η、s η为已知时，则可由测得的m Q 求得原型水轮机的流量Q 。 3.出力相似律 ()() jm sm m m j s m H D H D N N η ηηη23 2123 2 1 = 2 3 2 1 s H D N η∝ 称为水轮机的出力相似律，亦称出力方程式。 同理，在已知其它参数时，也可由测得的模型水轮机出力m N 求得原型水轮机的出力 N 。 假定sm s ηη=、vm v ηη=、jm j ηη=和m ηη=时，得出近似相似律公式如下： m m m H D H D n n 1 1= 1 n 11'== m m m H D n H nD m m m H D H D Q Q 2121= 1 Q 212 1 '== m m m H D Q H D Q 23 212 3 21m m m H D H D N N = 1 N 2 3 2 12 32 1'== m m m H D N H D N 第二节 水轮机的单位参数及比转速 一、水轮机的单位参数 H nD n 11 = ' H D Q Q 2 1 1 =' 2 3 211 H D N N = ' 由上述表达式可看出：当水轮机转轮直径1D =1m 、水头1=H m 时，1 n '、1Q '、1N '分别等于水轮机的转速、流量和出力，所以1 n '、1Q '、1N '分别被称为单位转速、单位流量和单位出力，统称为单位参数。 对于同轮系水轮机，单位参数随着工作状态（工况）的改变而改变，当工作状态（工况）一定时，则单位参数是不变的三个常数，工作状态（工况）变化时，单位参数则又 是三个对应于工作状态（工况）的常数。显然可知：（1 n '、1Q '、1N '）就代表了同轮系
水轮机复习的题目
《水轮机》模拟试卷 一、判断题（正确打“V”，错误打“X”，每小题2分，共10分） 1、混流式水轮机比转速越高，转轮叶片数越少。（） 2、混流式水轮机在部分负荷时尾水管内压力脉动比满负荷时尾水管内 压力脉动大。（） 3、轴流转桨式水轮机的最大出力主要受空化条件的限制，因此在模型综合特性曲线上不作出力限制线。 4、对于反击式水轮机，高比转速水轮机在偏离最优工况时效率下降比低比 转速水轮机慢。（） 5、水轮机工况相似，则水轮机比转速必然相等，反之，亦然（） 二、填空（每空1分，共22分） 1、在反击式水轮机中，________________________________ 水轮机的应用水 头范围最为广泛，____________________________ 水轮机应用水头较低，常用于 潮汐电站。 2、水斗式水轮机的过流部件 有______________________________ ______________________________ 和______________________ 。 3、水轮机牌号XLN200-LJ-300表 示___________________________________________________________ 。 4、金属蜗壳按其制造方法 有____________________________ 、__________________________ 和__________ _______________ 三种类型。 5、为提高水斗式水轮机的比转速，常采 用_______________________________________ 、 ____________________________ ______________ 途径来实现。 6以______________________________________________________________ 为纵、横坐标轴的特性曲线称为模型综合特性曲线， 以__________________________________________________________________ 为 纵、横坐标轴的特性曲线称为运转综合特性曲线。 7、混流式转轮按制造加工方法的不同可分 为_________________ 、____________________ 和______________________ 三种
计算机绘制混流式水轮机运转综合特性曲线新方法
第02期(总第441期) 吉林水利2019年02月 [文章编号]1009-2846(2019)02-0017-04 [收稿日期]2018-01-29 [作者简介]郑浩然(1995-),男,汉,河南信阳人,四川大读硕士研究生在读,能源工程与电站设计专业,主要研究方向:过流部件对水泵水轮机性能的影响。 0背景 在水电站设计阶段,对水轮机的计算选择是 非常关键和重要的一部分,需要选择多种方案进行比较、筛选、优化,方可最终确定。其中,在比较不同参数、不同型号水轮机时,考虑的一个非常重要的因素就是其运行区域。传统的水电站设计都是人工读图、绘图,对不同参数、不同型号的水轮机要进行多次绘图,极大地浪费了设计人员的时间和精力,因此当下出现了很多水轮机选型设计软件,在一定程度上提高了设计人员的工作效率。然而不可否认的是,大部分此类软件无法很好的解决水轮机选型中最重要的工作———计算机模拟绘制综合特性曲线和运转综合特性曲线。如何将图像形式的水轮机模型综合特性曲线导入计算机中的设计软件中以及根据模型综合特性曲线绘制运转综合特性曲线,是当前水轮机选型设计软件面临的两个难点。本文结合水轮机和计算机技术的相关知识,对模型特性曲线的处理方法进行了简要介绍,重点研究了一种可行的水轮机运转综合特性曲线的绘制方法,精确度高,完全满足设计要求。 1水轮机模型综合特性曲线的图像数字化过程 采用计算机通过鼠标点击来采集数据的方法可以高效、迅速地对图形形式的特性曲线数字化。然而,一般的水轮机设计软件都不具有直接数字化模型运行特性曲线的功能,或者是具有此类功能的水轮机设计选型软件,读取的图形数据效果不是很理想,与原图相差甚大。因此,为了更好地将模型综合特性曲线数字化,引入一个专业软件-Didger 。 Didger 软件是一款专业并且非常精确的图像 采集程序,它可以完美地将图片格式的文件经过处理,成为可以通用的数字格式的点、线或平面纸质图。将图片格式的水轮机模型综合特性曲线图通过Import 命令导入到软件中,由于模型综合特性曲线坐标原点不是以(0,0)开始,所以要通过选定几个点来确定图形坐标系。通过数学知识可以知道,只要知道了一个平面点的坐标就可以确定整个坐标系的位置,由于原图形坐标系不同于 didger 软件的坐标系,因此需要重新定义图形的坐标系,原理如图1所示: 计算机绘制混流式水轮机运转 综合特性曲线新方法 郑浩然袁桂林 (四川大学水利水电学院,四川 成都 610065) [摘要]计算机技术的发展促进了水轮机选型软件的研究与开发,然而由于计算机本身的限制,运转综合特性曲线的绘制始终是制约水轮机选型软件发展完善的关键因素。本文结合多年水轮机学习和软件开发经验,重点对混流式水轮机等效率线进行了研究,针对传统的绘制方法中存在的问题,提出了一种简便、精确的计算机绘制原型等效率线的新方法。 [关键词]混流式水轮机;等效率线;计算机[中图分类号]TK 733.1 [文献标识码]B 17--
水轮机课程设计
目录 水轮机的选型设计 (2) 第一章水轮机选型的内容、要求和资料 (3) 一、水轮机选择的内容 (3) 二、水轮机选择的基本要求 (3) 三、水轮机选型所需的原始技术资料 (3) 第二章机组台数的选择 (5) 一、各参数曲线的绘制 (5) 二、机组台数的确定原则 (7) 三、机组台数的方案比较及确定 (8) 第三章水轮机选型及参数计算 (9) 一、HL240D41型水轮机方案3000kw机组的参数计算 (9) 二、HL240D41型水轮机方案1800kw机组的参数计算 (12) 第五章水轮机运转综合特性曲线及其绘制 (15)
水轮机的选型设计 水轮机选型是水电站设计中的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式、动能参数、水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 目前世界上各国在设计水电站中选择水轮机的方法不尽相同，主要方法可以概括为下面几种。 1.应用统计资料选择水轮机 这种方法以已建水电站的统计资料为基础，通过汇集、统计国内外已建水电站的水轮机的基本参数，在把它们按水轮机型式、应用水头、单机容量等参数进行分析归类。在此基础上，用数理统计法作出水轮机的比转速、单位参数与应用水头的关系曲线以及电站空化系数与比转速的关系曲线等，或者用数值逼近法得出关于这些参数的经验公式。当确定了水电站的水头与装机容量等基本参数后，可根据统计曲线或经验公式确定水轮机的型式与基本参数。按照选定的水轮机参数向水轮机生产厂提出制造任务书，由制造厂生产出符合用户要求的水轮机。这种方法在国外被广泛采用。 ⒉按水轮机系列型谱选择水轮机 在一些国家，对水轮机设备进行了系列化、通用化和标准化，制定了水轮机型谱，为每一水头段配置了一种或两种水轮机转轮，并通过模型试验获得了各型号水轮机的基本参数与模型综合特性曲线。这样，设计者就可以根据水轮机型谱与模型综合特性曲线选择水轮机的型号与参数。我国与原苏联都曾颁布过水轮机型谱。水轮机型谱为水轮机的选型设计提供了便利，可使选型工作简化与标准化。但要注意不可局限于已制定的水轮机型谱，当型谱中的转轮性能不能满足设计电站的要求时，要通过认真分析，研究新的水轮机方案，并与生产厂家协商，设计、制造出符合要求的水轮机。同时，要不断发展、完善、更新水轮机的型谱。3．用套用法选择水轮机 这种方法是直接套用与拟建电站的基本参数（水头、容量）相近的已建电站的水轮机型号与参数。这种方法多用于小型水电站的设计，它可以使设计工作大为简化。但要注意必须合理套用，要对拟建电站与已建电站的参数进行详细的分析与比较，还要考虑不同年代水轮机的设计与制造水平的差异，90年代设计的电站若直接套用60年代电站的水轮机，往往会使水轮机的参数偏低。因此，必要时对已建电站的水轮机参数做适当修正后再套用。 我国过去应用较多的方法是按照水轮机型谱选择水轮机。但随着水电开发的进展，旧的水轮机型谱已不能满足目前水电站设计的需要，设计者常采用不同的选型方法相互结合、相互验证，以保证水轮机选型的科学性与合理性。