水轮机模型参数表
中小型混流式、轴流式水轮机模型参数及型谱表
， n1 (r/min)
20
95
22 24 26 28
18
90
62
12
16 14
68
72
76 78 80
30 32
85
10
82
0.04
80
84
75
Ao=8
σ =0.03
86 87 88
89
70
65
0.05
91
91
92 92.8%
90
.5
0.07
60
0.06
55
75
Ao=8
σ =0.03
89
70
90
70
60
55
600
700
800
900
1000
1100
δ =
60
55
600
700
800
900
1000
1100
模型转轮综合特性曲线
90
80
70
η = 60
δ
50
40
100
120
140
160
180
200
A244-35 转轮综合特性曲线
110
7 80 8
100
7 74 2 76
A244-35 转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
δ =
δ =
δ =
δ =
η =
400
450
500
550
600
650
700
18.0
21.0
24.0
27.0
30.0
33.0
18.0
500
600
水轮机模型转轮型谱表
0
0.365 0.315 0.28 0.25 0.225 0.2 0.225 0.16 0.118 0.12 0.12
1.15 1.16 1.16 1.16 1.16 1.18 1.16 1.25 1.17 1.2 1.2
最优工况 Z0 n110 (r/min) 165 16 20 32 32 32 24 148 140 142 140 140 128 120 最优工况 Q110 (m /s) 1.1 1.08 1.08 0.95 0.955 0.65 0.69 0.548 0.313 0.32 0.203
1.175 1.255 1.16 1.16 1.16 1.16
表B.0.2中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 转轮型号 HL240 HL260/A244 HL260/D74 HL240/D41 HL220/A153 HL180/A194 HL180/D06A HL160/D46 HL110 HL120 HL90/D54 Z0 24 24 24 24 24 20 24 20 20 18 20 n110 (r/min) 72 80 79 77 71 70 69 67.5 61.5 62.5 62
0.348 Q11
0.393 Q11 0.416 Q11 0.416 Q11 0.57 Q11
180° 180° 180° 225°
对称型 对称型 对称型 对称型
自行设计 自行设计 自行设计 4号
>2.6D1 >2.4D1 >2.42D1 >2.71D1
σ 0.2 0.15 0.143 0.106 0.08 0.078 0.053 0.045 0.055 0.063 0.033
水轮机的相似理论
第三章水轮机的相似理论及综合特性曲线§3.1 相似理论概述一、几个基本概念1、水轮机特性水轮机在不同工况下运行时，各运行参数(H，Q，n，N，η，б)及这些参数之间的关系，称水轮机的特性。
水轮机设计、制造、选型、最佳运行方案、限制条件。
由于水轮机水流条件复杂，研究水轮机特性靠理论与实验相结合。
2、模型试验试验研究：原型：尺寸大，试验困难，不经济。
模型：(D: 250～460mm，H：2～6m)快、方便，易测量数据，较准确。
3、相似理论研究相似水轮机之间存在的相似规律，并确立这些参数之间的换算关系的理论。
二、水轮机相似条件保证模型水轮机与原型水轮机相似，只有符合一定的相似条件(水流运动相似)。
1、几何相似：过流通道几何形状相似(1)、过流通道的对应角相等：βe1＝βe1M ；βe2＝βe2M ；Φ＝ΦM……(2)、对应尺寸成比例：D1/D1M＝b0/b0M＝a0/a0M＝…….(3)、对应部位的相对糙率相等：△/ D1＝△M/D1M几何相似: 大大小小的一套水轮机系列——轮系，同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似。
2、运动相似：同一轮系水轮机、工况相似(1)、过流通道的对应点的速度方向相同(2)、过流通道的对应点的速度大小对成比例即速度三角形相似。
3、 动力相似： (压力、惯性力、重力、摩擦力等)同一轮系水轮机，水流对应点所受的作用力是同名力、方向相同、大小成比例。
3.2 水轮机的相似定律、单位参数及比转速一、水轮机的相似定律相似定律：建立模型击原型水轮机各个参数(H 、n 、N 、η)之间的关系。
1． 流量相似律：几何相似、相似工况下流量之间的关系。
(a=a M )=SMM M rMM H DQ ηη21CH DQ Sr =ηη2111,,,D H D H M M 均为固定值，Q M 可以测得，若ηrM 、ηsM 、ηr 、ηs 已知，可求出Q 。
2. 转速相似律：即原型和模型水轮机转速之间的关系。
水轮机模型综合特性曲线
H、a0＝const
2、水轮机的空化试验程序（闭式台）
1、根据能量试验结果，确定若干空化试验的n11 2、在每一个n11下，选定若干试验开口a0 3、调整工况参数为指定值并使之稳定 4、用真空泵逐步降低整个系统的压力，并保持H、n、 qV不变 5、测量并记录能量指标与真空度的关系
6、绘制η、P＝f（σ）曲线 7、根据曲线确定σcr
第三节 特性曲线的绘制 一、试验装置与测量方法（略） 二、试验程序
1、水轮机能量试验程序
1、试验过程中H 基本不变
2、在一系列a0下进行试验 3、在每一a0个下通过改变负 荷改变转速 （工况）
4、将数据换算成单位参数
（n11、Q11、P11、η）
5、在一个a0下测量的数据可 以绘制转速特性曲线
对转桨式水轮机，应 在每一个叶片角度下 进行上述测量
模型试验曲线
飞逸转速 nR 流量随转速 变化的规律
（一）水轮机的综合特性曲线
1、综合特性曲线
等效率线 等开度线 等空化系数线 功率限制线
2、运转特性曲线
功率限制线： 电机功率限制 水轮机功率限制 混流式：Pmax 轴流转桨：a0
各种水轮机的综合特性曲线 低比速混流式
切击式水轮机
轴流定桨
轴流转桨
二、水轮机综合特性曲线的绘制
（一）定桨式水轮机 等效率线和等开度线
功率限制线
等空化系数线 根据空化试验结果
（二）转桨式水轮机综合特性曲线的绘制
不同ϕ 角的
水轮机模型试验及特性曲线的绘制
一、线型特性曲线
（一）水轮机的工作特性曲线
H、n＝const，qV＝f（a0）
P、η＝f（qV）
1）空载流量qVxx 2）最优流量qV0 3）极限功率Pnp与极限流量 4）功率限制
水轮机运行维护规程
第六篇水轮机运行维护规程第一章水轮机的运行技术参数1.1 水轮机运行技术参数1.2.1 1#～2#机 HLD08-LJ-96HL—代表水轮机型式为混流式；D—代表制造厂家为东方电机厂；08—代表转轮的模型编号为08（2F为10）；L—代表主轴布置形式为立式；J—代表引水室为金属蜗壳；96—代表转轮标称直径为96cm。
1.2.2 3#～6#机 HL129-LJ-110HL—代表水轮机型式为混流式；129—代表转轮型号（比速代号）为129；L—代表主轴布置形式为立式；J—代表引水室为金属蜗壳；110—代表转轮标称直径为110cm。
-LJ-1101.2.3 HL129-LJ-110现已改为HLDT8DT—代表该转轮为杜同水轮机研究设计；8—代表转轮的模型编号为08。
1.3 球阀运行技术参数一台YS—1.0油压装置，在正常情况下，球阀的开、关操作可视情况在现地（球阀操作柜）、机旁盘（机组现地控制站#2柜）和中控室进行操作。
1.3.4 球阀为双面止水型，正常情况下由工作密封（止水盖原来称下游止水）止水，当工作密封要检修时，改由检修密封（止水环原来称上游止水）止水，检修密封为手动水压操作。
1.3.5 球阀上设有一个φ150旁通阀；一个φ150泄荷阀。
球阀底部有一根φ150、上游止水环底部有一根φ25冲沙管。
汛期运行时定期手动操作上述两管路上的阀门向下游排除沉积于底部的泥沙。
1.3.6 1#～2#机球阀采用一个φ500的摇摆式接力器，3#～6#机球阀采用一个φ350的环形接力器操作，接力器工作油压为2.5MPa 。
第二章水轮机运行、监视维护2.1 机组各轴承的油位和油温2.1.1机组各轴承使用30#透平油。
2.1.2给轴承加油可在开机前或机组运行中进行。
2.1.3各轴承的油位正常。
在开机前各油位应保持在中线位置，不应低于下限，水导轴承开机前应注意检查油盆内的油位，若偏低时应作适当增补，待机组开启后，应视其真实甩油情况对油盆内的油位进行进行判断，若油位偏低且甩油不好时应及时增补。
水轮机计算部分
D1
7
转速计算值介于发电机同步转速 107.1r/min 和 100r/min 之间。
（1-4）
2
（《水轮机》P165）
（3）效率 的计算：
查表，得
HL240
型水轮机模型参数：转轮直径
D 1m
=
0.35
m，最优工况下的最高
效率 mo = 0.92。则可求出原型效率为：
max 1 (1mo)5
D1m D1
g
（1-15）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77r/min。取最优单位转速 n110 与出 力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量，则 Q11r = 1.098 m3/s，对应的模型效 率 m = 0.895。暂取效率修正值△ = 0.03，则设计工况下原型水轮机效率 = m +△ =
（备注：《水轮机》 P371） 1.3.2 对 HL240 型水轮机工作点的检查和修正 I 方案：6 台机组，单机 41.7 万千瓦。水轮机基本参数计算： (1)转轮直径 D1 的计算： 水轮机额定出力
Pt
nG
g
417000 0.98
425510（KW）
（1-2）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77（r/min）。取最优单位转速 n110 与
（1-20）
Qr Q11r D12 Hr 1.0986.52 94 442.4 （m3/s） （5）几何吸出高度 Hs 的计算：
（1-21）
在设计工况下，模型水轮机的空化系数 m = 0.114
(《水轮机》P321)
查《水轮机》图 3-7，得 = 0.02。
则吸出高度 H s 为：
单机无穷大电力系统的数学模型
单机无穷大电力系统的数学模型（含原动机）1 单机无穷大系统（Single Machine Infinite Bus，SMIB)无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道—水轮发电机组—无穷大容量电力系统，简称为简单水电系统。
水库系统水轮机发电机变压器2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶（水门)处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ （1）式中 h ∆——水轮机工作水头的增量；q ∆-—水轮机流量的增量。
设单引水管道水库取水口处水压恒定,则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ （2）式中 w T ——水流惯性时间常数，s ; r T ——水击波反射时间常数,s ；α--水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力，即0α=，则式(2）可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ （3）由2th 12xx x ≈+，式（3）进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ （4） 式(4）为常用的水力系统弹性水击模型.当引水管道较短时，近似取r 0T =,式（4）退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- （5）2。
1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时，可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况.以水轮机额定运行参数为基准，混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= （6）()g ,,q y h ω= （7）式中 m m —-水轮机输出机械力矩，p.u.；q —-水轮机流量，p.u.；y ——水轮机导叶开度,p 。
u.；ω-—水轮机机械转速，p.u.;h -—水轮机工作水头，p 。
u.。
将式（6)和(7）在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （8)000qy q ωqh q q qq y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ （9）式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数；qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
水轮机型谱
C.0.1 附 录C收集了四 张新模型转 轮参数表： 表C.0.1-1— —轴流转桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-2— —轴流定桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-3— —混流式水 轮机新模型 转轮主要参 数表； 表C.0.1-4— —水斗式水 轮机新模型 转轮主要参 数表。 C.0.2 附录C 各表中转轮 型号及参数 的符号表 示： A——哈尔滨 大电机研究 所研制的转 轮； D——东方电 机厂研究所 研制的转 轮； F——富春江 水电设备总 厂研制的转 轮； JK——中国 水利水电科 学研究院水 力机电研究 所研制的轴 流转桨式转 轮；
~140
35
0.25
14
1.18
24
49
JF2508
~140
35
0.25
14
1.18
24
50
TF13-43.4 ~145
43.4
0.261
13
1.145
24
51
A398-35
~150
35
0.225
17
1.18
24
52
A353-35
~150
35
0.225
14
1.18
24
63
A356-35
~150
35
0.225
14
1.18
24
54
A497-35
~150
35
0.225
15
1.2
20
55
A553-35
~150
35
0.225
16
1.25
20
56
A606-35