轴流转桨式机组相对效率试验研究
船舶推进系统的效率提升研究
船舶推进系统的效率提升研究在现代航运业中，船舶推进系统的效率提升一直是备受关注的重要课题。
随着全球贸易的不断发展和对环境保护的日益重视，提高船舶推进系统的效率不仅能够降低运营成本，还能减少能源消耗和温室气体排放，具有重要的经济和环境意义。
船舶推进系统主要由主机、传动装置、螺旋桨等部分组成，其效率受到多种因素的影响。
首先，主机的性能是关键因素之一。
不同类型的主机，如内燃机、蒸汽机和燃气轮机，在效率、功率输出和燃料消耗方面存在差异。
内燃机在船舶中应用广泛，但燃烧过程中的不完全燃烧和热损失会影响其效率。
因此，优化内燃机的燃烧过程、提高压缩比、采用先进的燃油喷射技术等，都有助于提高主机的热效率。
传动装置在将主机的动力传递到螺旋桨的过程中，也会产生能量损失。
传统的机械传动系统存在摩擦和传动效率的限制，而现代的电力传动系统和混合动力系统则在一定程度上减少了这些损失。
电力传动系统通过将主机的机械能转化为电能，再驱动电动机带动螺旋桨，具有调速范围广、控制灵活等优点。
混合动力系统则结合了多种能源形式，如燃油和电能，根据不同的工况优化能源的使用，进一步提高了系统的整体效率。
螺旋桨作为将主机动力转化为船舶推进力的关键部件，其设计和性能对推进系统效率有着直接影响。
螺旋桨的叶型、直径、螺距比等参数的合理选择，以及与船舶船体的匹配程度，都会影响其水动力性能。
采用先进的螺旋桨设计理论和计算流体力学（CFD）方法，可以更精确地设计出高效的螺旋桨。
此外，螺旋桨表面的粗糙度和空泡现象也会降低其效率。
通过定期维护和表面处理，以及采用抗空泡设计，可以减少这些不利影响。
船舶的航行条件也会对推进系统效率产生影响。
水流速度、风浪大小、船舶载重和吃水深度等因素都会改变船舶在水中的阻力特性。
优化船舶的线型设计，减少阻力，是提高推进系统效率的重要途径之一。
采用先进的船舶设计软件和模拟技术，可以在船舶设计阶段就对其阻力性能进行评估和优化。
在船舶运营过程中，船员的操作和管理水平也对推进系统效率有着不可忽视的影响。
xx公司2号水泵水轮机热力学效率试验
自荐典型经验：xx公司2号水泵水轮机热力学效率试验为验证xx电站机组满足《机组及其附属设备采购合同》保证的效率值，xx公司联合主机设备厂家福伊特、中国水利水电科学研究研究、国网新源技术中心开展了2号水泵水轮机效率试验。
本试验基于能量守恒定律、采用热力学法，在水轮机工况选取2个特征水头（540m 和545m）、水泵工况选取2个特征水头（556m和564m）进行测量效率，试验结果表明xx电站2号水泵水轮机每个测点的效率值均优于合同保证值。
一、试验原理本试验采用热力学法进行测量。
热力学法是基于能量守恒定律的应用推导而来的，这种能量守恒表现在转轮与流经转轮的水流之间的能量转换。
如果确定了水力比能E和机械比能Em，就可以计算出水力效率。
测点位置布置见图1（水轮机工况）和图2（水泵工况）。
在高低压侧，通过取样探针引水至膨胀量最小的容器中，测量出容器中的压力p11和p21，温度探头安装在容器中的管内，以避免水流和压力的作用。
在取样引水通道内，取样水会膨胀并流经流量计，测量出流量值。
在引水廊道的高低压侧，对压力p1和p2进行测量。
图1：水轮机工况测点布置图图2：水泵工况测点布置图水力比能为两个测量断面的压能、速度能和势能的合值。
()()2122212 1g 21z z v v p p E -+-+-=ρ机械比能：()()()m 211122121121112111m g 2E z z v v c p p a E p δ+-+-+Θ-Θ+-=水力效率：水泵工况：hm hm h mm mEE P E E P P P E η∆±==≈水轮机工况：m mh h h mmm E P E P P EE E P η==≈∆± ΔP h 为水力功率修正项，在热力学试验法中，ΔP h 值往往可以省略。
P m 为机械功率，P h 为水力功率。
二、 试验流程 1）方案审查 2）试验仪器的校定包括温度测量传感器、压力测量传感器、流量测量传感器、功率测量传感器等。
轴流转桨机组运行特性及常见问题25页PPT
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 问题
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
轴流风机气动性能的仿真与研究
轴流风机气动性能的仿真与研究第一章：引言轴流风机是一种常见的空气加压和输送设备，广泛应用于大型热电厂、工业厂房、船舶、飞机等领域。
因此，轴流风机的气动性能对于设备的正常运行和工业生产的质量具有重要的意义，同时也是工程机械和航空航天等领域的研究热点。
本文将围绕轴流风机的气动性能进行研究和仿真分析，以期对相关工程问题提供一定的参考。
第二章：轴流风机的工作原理及气动性能参数分析轴流风机的工作原理是通过风机叶轮的运转，驱动流体在风机叶片上转动，并将流体压缩和加速，从而产生气流。
轴流风机气动性能参数主要有：流量、压力、效率、动叶尖间隙等。
1. 流量轴流风机的流量是指单位时间内通过叶轮的流体体积，也称排风量。
通常使用风机的空气羽流量Q，即单位时间内流过风机的空气体积。
可以用式子Q = ωVT（公式1）来表示，其中ω为叶轮转速，V为出口风速，T为风机效率。
2. 压力轴流风机的压力是指风机强制流体运动时形成的系统压强。
通常使用风机的压头H来衡量风机压力。
压头是指风机入口处和出口处的压强差，可以用公式H = Δp/ρ（公式2）来表示，其中Δp为入口与出口处的压力差，ρ为空气密度。
3. 效率轴流风机的效率是指总功率与轴功率之比，反映了风机机械输入能量的利用效率。
可以用公式η = P/Q（公式3）表示，其中P为风机输入功率，Q为风机排风量。
4. 动叶尖间隙轴流风机的叶轮与壳体之间的间隙被称为动叶尖间隙，它直接影响到轴流风机的流量、压力和效率。
动叶尖间隙越大，回流越大，流量和压力降低；间隙越小，阻力大，效率降低。
因此，动叶尖间隙的优化设计对轴流风机气动性能具有重要的影响。
第三章：轴流风机气动性能的仿真分析轴流风机的气动性能仿真分析是工程领域研究的重要方法之一，具有重要的实用价值。
本章将从轴流风机的数值模型、边界条件、计算方法和结果分析等方面进行描述。
1. 轴流风机的数值模型轴流风机的数值分析模型可以采用三维模型，包括风机叶轮、静叶、进出口等部分。
论水平轴风力发电机效率
论水平轴风力发电机效率严强 蒋超奇 （上海麟风风电设备有限公司，上海，200063） 摘要：本文主要探讨了水平轴风力发电机效率计算中的方法缺陷，指出了产生计算误差的理论原因。
通过对 某型水平轴风力发电机的效率修正，证明了其实际效率值要比计算效率值小很多。
V 水平轴 风V1测风仪风V2实度比：叶片受风面积之和与风轮扫风面积之比。
尖速比：叶尖处的线速度和风速之比。
V1 P1 Pa Vwwa名词解释w.AV2 P2 Pb图 2 贝兹理论示意图 11贝兹理论sim图1水平轴风力发电机示意图osolar .comb假设条件：1）风轮没有锥角、倾角、偏角 2）风没有粘性 3）风轮流动模型可以简化为一个单元流管 4）风轮前、后的气流静压相等P1=P2 5）作用在风轮上的推力是均匀的c 计算公式作用在风轮上的推力T为：T=m(V1-V2) 式中V1为来流风速，V2为风流过风轮后无穷远处的风速，m=ρSV，是单位时间内的质量流量。
根据风轮前后的压力差，作用在风轮上的推力可以表达成T=S(Pa-P b)，式中Pa是风轮前的风压，Pb是风流过根据伯努力方程可得： 1/2ρV1 +P1= 1/2ρV +Pa 1/2ρV2 +P2= 1/2ρV +Pb V=1/2(V1+V2) 令 V=V1(1-a) 则 V2=V1(1-2a)2 2 2 2V2/V1=(1-2a)为流过风轮后无穷远处的风速与来流风速之比, a=(1-V2/V1)/2 为扰流因子， 则水平轴风轮的轴功率为： P=m(V1 /2-V2 /2) P=2ρSV1 a(1-a)3 2 2 2风轮最大轴功率发生在 dp/da=0 时，即 dp/da=2ρSV1 (1-4a+3a )=0，当 a=1/3 时，即(V2/ V1=1/3 时) Pmax=16/27(0.5ρSV1 ) Cp=P/0.5ρSV13 3 3 2Cpmax=16/27=0.593 Cp=4a(1-a)2www.simosolar .com风轮后的风压（1）a=(1-V2/V1)/2 当V2 / V1为 1/2 时，即a=1/4，Cp1/2 =0.5632当V2 / V1为 2/3 时，即a=1/6，Cp1/6 =0.463 当V2 / V1为 7/10 时，即a=3/20，Cp7/10 =0.434 当V2 / V1为 15/20 时，即a=5/40，Cp5/40 =0.383 当V2 / V1为 8/10 时，即a=1/10，Cp8/10 =0.324 当V2 / V1为 9/10 时，即a=1/20，Cp9/10 =0.18 从以上计算结果得知，风能利用率取决于扰流因子a值的大小，也就是风流过风轮后无穷远处的风速差值 与来流风速之比，从能量守恒定律可以理解为风能通过风轮后，由于风能被风轮吸收后，风能下降导致风速 由V1下降到V2 ，如果随着流过风轮后的风速V2与来流风速V1比值的不断接近，扰流因子a将迅速下降，导致Cp 值快速下降。
水槽尺寸对水平轴潮流能转轮试验效率的影响
第３０卷第７期２ ０ １ ２年７月水 电 能 源 科 学Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０７－０１５３－０４水槽尺寸对水平轴潮流能转轮试验效率的影响夏凯歌，李 龙，邹凯宁，沈 云（河海大学能源与电气学院，江苏南京２１００９８）摘要：潮流能水轮机模型试验受试验条件的制约，其试验相似性距实际运行差距很大。
利用ＣＦＤ分析软件计算了不同水槽宽度和深度情况下水平轴潮流能转轮的能量转换效率，采用无限翼展与有限翼展原理探索了水槽尺寸对潮流能转轮性能的影响，并与相应的水槽模型试验结果进行了对比，合理解释了两种不同环境下产生差异的原因，为不同水槽尺寸下的叶片式水平轴转轮模型试验与原模型换算提供了参考依据。
关键词：潮流能；数值模拟；水槽尺寸；效率；趋势预测中图分类号：ＴＫ７３０．２文献标志码：Ａ收稿日期：２０１１－１１－２９，修回日期：２０１２－０２－０３基金项目：国家８６３计划基金资助项目（２００９ＡＡ０５Ｚ４２９）作者简介：夏凯歌（１９８７－），男，硕士研究生，研究方向为流体机械，Ｅ－ｍａｉｌ：５９４０６４７７８＠ｑｑ．ｃｏｍ 研究潮流能的方法主要有模型试验、数值计算和理论推导三种方法［１，２］。
将原型机按比例缩小进行模型试验，既经济又易于实现，是研究潮流能的重要方法之一［３］。
其中，将模型试验结果换算并修正为原型结果是当前潮流能研究中的首要任务。
目前，潮流能的试验研究主要集中于潮流能外部性能的提高和整体装置的优化上，对模型试验与原型机两者之间的差异涉及较少［４～６］。
鉴此，本文在潮流能发电高效双向转轮试验［７］基础上，利用ＣＦＤ方法计算分析了水槽尺寸对潮流能转轮性能的影响，为不同水槽尺寸下的叶片式水平轴转轮模型试验与原模型换算提供了参考依据。
１ 转轮模型及边界条件设定１．１ 几何模型与网格划分数值模拟的转轮为双向转轮，叶片数为３个，直径０．８７ｍ，前后导流罩根据水力优化后的样条曲线绘制而成，轮毂长０．６０ｍ，转轮模型见图１。
玛依纳水电站现场水轮机效率试验
第５１卷第３期２０２０年３月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Ｙａｎｇｔｚｅ㊀Ｒｉｖｅｒ㊀㊀Ｖｏｌ.５１ꎬＮｏ.３Ｍａｒ.ꎬ２０２０收稿日期:２０１９－０８－２８作者简介:张㊀鹏ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ主要从事水电站机电技术管理工作ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇ＿ｐｅｎｇ１０＠ｃｔｇ.ｃｏｍ.ｃｎ㊀㊀文章编号:１００１－４１７９(２０２０)０３－０１８５－０４玛依纳水电站现场水轮机效率试验张㊀鹏ꎬ佘伟威ꎬ余㊀强(中国水利电力对外有限公司ꎬ北京１００１２０)摘要:水轮机效率是水轮机性能的重要指标ꎬ流量测量是原型水轮机效率试验中最重要㊁测试难度最大㊁测点较多的环节ꎮ介绍了流量测量的常用试验方法㊁测量原理㊁综合误差ꎬ并以哈萨克斯坦玛依纳水电站(采用冲击式水轮机)为例ꎬ重点介绍了相对法和超声波法的试验原理㊁现场应用情况㊁试验结论及注意事项ꎮ研究结果表明:对于在不具备热力学法和内置式超声波流量计测量流量的玛依纳水电站ꎬ应当采用相对法和外夹式超声波流量计来测量流量ꎮ根据该建议ꎬ成功实现了大管径㊁大壁厚管道流量的准确测量ꎬ取得的原型水轮机效率试验结果ꎬ得到了业主方的认可ꎮ关㊀键㊀词:水轮机效率ꎻ流量测量ꎻ外夹式超声波流量计ꎻ冲击式水轮机ꎻ玛依纳水电站中图法分类号:ＴＶ７３４㊀㊀㊀文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１６２３２/ｊ.ｃｎｋｉ.１００１－４１７９.２０２０.０３.０３３１㊀研究背景水轮机效率是评价水轮机性能的重要指标ꎬ通常按模型试验来验收ꎬ由模型试验结果推算出原型机的效率ꎬ并可在真机上进行验证ꎮ水轮机效率试验主要包括工作水头测量㊁功率测量和流量测量等内容ꎮ其中ꎬ流量测量是原型水轮机效率试验中最重要㊁测试难度最大㊁测点较多的环节ꎬ它对整个效率测量精度起着主要影响作用[１]ꎮ目前ꎬ国际公认的直接测量流量的方法有流速仪法㊁压力－时间法(又称水锤法)㊁示踪法和超声波法等ꎮ此外ꎬ还有测量相对流量的相对法和直接测量水轮机效率的热力学法[１－２]ꎮ各种试验方法的使用条件和优缺点各不相同ꎬ需要根据水轮机型式㊁水头高低㊁输水系统状况以及其他一些实际情况来选择[３]ꎮ对于中高水头的水电站ꎬ目前国内现场效率试验多采用超声波法或热力学法ꎮ２㊀常用试验方法(１)流速仪法ꎮ流速仪法是建立在过流断面流速分布测量的基础上ꎬ适用于直径为１.１ｍ以上的压力钢管或明渠ꎬ其应用广泛ꎬ工艺成熟ꎬ但前期安装及后期整理计算成果的工作量大[３]ꎮ采用高精度流速仪ꎬ置信概率９５％ꎬ流量测量精度约ʃ１.０％~ʃ１.５％(封闭管道)或ʃ２.０％(进水口或明渠)[１]ꎬ曾用于新丰江㊁柘林等水电站[４－５]ꎮ(２)压力－时间法ꎮ压力－时间法也称水锤法ꎬ是建立在有压管道瞬变流水锤压力升高的基础上ꎬ适用于具有等径或收缩型的有压管道的中高水头水电站ꎬ测流工作方便[３]ꎮ采用高精度压差传感器ꎬ置信概率９５％ꎬ流量测量精度约ʃ１.５％~ʃ２.０％[１]ꎬ曾用于龚咀㊁柘林等水电站[６－７]ꎮ(３)超声波法ꎮ超声波法是建立于声波在流动介质中传波速度与介质速度成线性关系的基础上ꎬ适用于有压管道或明渠ꎬ安装方便㊁操作简单[３]ꎮ采用现代高精度换能器ꎬ置信概率９５％ꎬ流量测量精度约ʃ１.０％~ʃ２.０％[１]ꎬ曾用于丰满㊁官地㊁蒲石河等水电站[８－１０]ꎮ超声波流量计分外夹式和内插式两类ꎬ外夹式精度一般ꎬ多声道内插式精度较高ꎬ但需在建设期间预先打孔安装ꎬ实施工程量较大[１１]ꎮ(４)热力学法ꎮ热力学法是建立在水流摩擦㊁旋涡㊁脱流等各种水力损失转换为热能的基础上ꎬ适用于水头在１００ｍ以上的水轮机ꎬ其特点是可不进行流量测定ꎮ采用１/１０００Ｋ高精度测温装置ꎬ置信概率９５％ꎬ效率测量精度约ʃ１.０％~ʃ１.５％ꎬ曾用于以㊀㊀人㊀民㊀长㊀江２０２０年㊀礼河㊁天荒坪抽蓄㊁张河湾抽蓄等高水头电站[１２－１４]ꎮ上述方法中ꎬ当平直段不满足要求时ꎬ可采取增加布置流速仪的半径数㊁增加超声波测量声道等方法[１]ꎬ或适当降低测量精度ꎮ对于特别重要的测试ꎬ可同时采用两种方法来测量机组的绝对效率ꎬ以便进行对比ꎮ３㊀项目基本情况３.１㊀概述玛依纳水电站位于哈萨克斯坦共和国东南部阿拉木图州莱姆别克区的恰伦河(伊犁河支流)上ꎬ采用混合式开发ꎬ引水隧洞长约９.２ｋｍꎬ安装有２台１５０ＭＷ冲击式水轮发电机组ꎮ工程由中国水利电力对外公司(以下简称 中水对外 )承建ꎬ水轮发电机组由哈尔滨电机厂设计㊁制造ꎬ其中转轮和喷针的设计㊁制造由安德里茨公司分包ꎮ３.２㊀水轮机基本参数型号额定出力额定转速飞逸转速额定水头最大水头最小水头额定流量ＣＪ１０８５Ｘ－Ｌ－３５０/６ˑ２９.０１５３.５ＭＷ２５０ｒ/ｍｉｎ４８０ｒ/ｍｉｎ４７１.４ｍ５２１.７ｍ４５８.２ｍ３６.２５ｍ３/ｓ３.３㊀发电机基本参数型号额定功率额定功率因数额定频率ＳＦ１５０－２４/７１２０１５０ＭＷ０.８５(滞后)５０Ｈｚ４㊀试验方法选择试验方法的选择需要考虑专用试验装置的采购或制造费用㊁测量时间的长短㊁实施的难易程度㊁测量的精度等问题ꎬ在综合考虑㊁全面分析的基础上择优选取[３]ꎮ项目ＥＰＣ合同中未明确要求进行原型水轮机效率试验ꎬ电站投产发电后业主要求进行原型水轮机效率㊁稳定性等试验内容ꎮ鉴于现场不具备热力学法试验和安装内装式超声波流量计的条件ꎬ经协商ꎬ采用 管道水头损失相对法 进行原型水轮机相对效率验收ꎮ现场测试时ꎬ还采用外夹式超声波流量计来测量水轮机的流量ꎬ最终获得了成功ꎬ并得到了业主和咨询方的认可ꎮ５㊀试验原理５.１㊀相对效率试验相对效率试验又称指数试验ꎬ其实质是不测量流量绝对值ꎬ而以Ｑ＝ＫˑΔｈｎ代替ꎬ假定ｎ值ꎬ实测Δｈ值ꎬ流量系数Ｋ在相对效率计算中被消掉[１５]ꎮ一般来讲ꎬ只要是压差与流量具有固定关系的机组都能应用相对效率试验ꎮ对于具有蜗壳的混流式或轴流式水轮机ꎬ可采用 蜗壳差压法 ꎻ对于贯流式和冲击式水轮机ꎬ可采用 管道水头损失相对法 ꎮ相对效率试验简单易行㊁费用低ꎬ但只有通过其他方法率定流量系数后才能测量绝对流量ꎮ部分机组的蜗壳差压值较小㊁波动值却较大ꎬ测量精度难以得到保证ꎮ相对效率试验结果虽然不能用于水轮机性能验收ꎬ但仍非常实用[１６]:(１)可以用于了解水轮机的性能状况ꎬ监测水轮机的相对效率ꎬ指导优化运行ꎻ(２)对于转桨式或水斗式水轮机ꎬ还可用来调整导叶与桨叶或喷嘴间的协联关系ꎻ(３)可以用于同一水电站不同机组的性能相对比较ꎬ如差异过大ꎬ可以查找原因ꎻ(４)可以用于水电站机组改造或其大修前后性能的比较ꎬ检查机组改造或检修效果等ꎮ５.２㊀超声波法超声波法测量流量的方法有多种ꎬ目前水电厂一般都采用时差法[１]ꎬ通过重复测量超声波在上下游两个方向的传播时间ꎬ确定脉冲区声道上液流的平均轴向流速ꎮ超声波法要求测量断面的流速分布均匀ꎬ当测点前有弯管㊁泵㊁阀等ꎬ会形成紊流ꎬ此时需要采用多声路测量ꎬ必要时可以采用交叉声路测量ꎬ消除横流对流量计算所产生的影响ꎮ传感器常用的安装方式有 Ｚ 型和 Ｖ 型布置ꎬ最常用的 Ｚ 型布置如图１所示ꎬ其关系式分别见式(１)和式(２)[１７]ꎮ图１㊀测点布置示意Ｆｉｇ.１㊀ＳｋｅｔｃｈｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓＶ＝Ｄｓｉｎ２θ１Ｔ１－１Ｔ２()(１)Ｑ＝Ｄ２２ðｎｉ＝１ＷｉＶｉ(２)６８１㊀第３期㊀㊀㊀张㊀鹏ꎬ等:玛依纳水电站现场水轮机效率试验式中ꎬＶ为流速ꎬｍ/ｓꎻＱ为流量ꎬｍ３/ｓꎻＴ１㊁Ｔ２分别为波束从下游传播至上游㊁从上游传播至下游的时间ꎬｓꎻＤ为管道直径ꎬｍꎻｎ为测量断面声路数ꎻＷｉ为第ｉ声路的加权系数ꎻＶｉ为第ｉ声路上的线平均流速ꎬｍ/ｓꎻ其余参数含义分别如图１所示ꎮ６㊀现场应用６.１㊀超声波法玛依纳水电站水轮机效率试验选用ＺＲＮ－１００Ｆ型分体式超声波流量计ꎬ传感器采用标准Ｌ１型(外夹式)ꎬ适用管径ＤＮ３００~６０００ｍｍꎬ测量精度为ʃ１％ꎬ最大测量流速为６４ｍ/ｓꎮ通过现场勘查ꎬ只有进水球阀下游侧明管段适合进行外夹式传感器测点布置ꎬ实测管道外径为２４３９ｍｍ㊁壁厚为６５ｍｍꎮ上游测点位置距压力钢管岔管较远(约６０ｍ)ꎬ下游侧点位于配水环管进口段ꎬ有一定的扩散角ꎬ且距离配水环管第１个支管较近(约４ｍ)ꎬ对测量精度有一定影响ꎮ输入管道外径㊁壁厚㊁材质㊁流体种类㊁传感器类型㊁安装方式等参数后ꎬ流量计内部计算传感器探头轴向安装距离(即理论距离)Ｓ１为１４２０ｍｍꎬ实际信号最强点的轴向距离(即实测距离)Ｓ２为１３１２ｍｍꎮ根据Ｓ２/Ｓ１－１＝－０.０７６进行估算ꎬ流量计显示的流量比水轮机实际流量小７.６％左右ꎮ经与模型水轮机试验结果换算过来的原型机运转特性曲线进行对比ꎬ业主同意按１.０７的系数对超声波流量计显示的流量进行修正ꎮ根据修正后的流量数据绘制出机组出力与流量㊁效率等关系曲线ꎬ这些关系曲线圆顺光滑ꎬ变化趋势符合一般规律ꎬ且与模型水轮机试验结果吻合度较高ꎬ试验结果得到了各方的认可ꎮ在试验平均水头５０３.１４ｍ下ꎬ２号机组的出力与流量关系曲线如图２所示ꎬ效率试验结果如图３所示ꎮ图２㊀２号机组出力与流量关系曲线Ｆｉｇ.２㊀ＳｋｅｔｃｈｏｆＵｎｉｔ２ｏｕｔｐｕｔａｎｄｆｌｏｗｃｕｒｖｅ６.２㊀引水管道水头损失试验在全厂２台机组全部停机条件下ꎬ测量水轮机进口压力ꎬ实测值为Ｐ０＝５０７.９７ｍꎻ１号机组进行效率试验(２号机停机)ꎬ测量不同流量时水轮机进口压力ＰｉꎬΔＰｉ＝Ｐ０－Ｐｉ即为不同流量时引水管路水头损失值ꎮ0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120130 140 150 160 170/MW2 3 4 6/%图３㊀玛依纳水电站２号水轮机效率试验结果Ｆｉｇ.３㊀ＳｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＵｎｉｔ２㊀ｉｎＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ实测的水轮机流量与引水管路水头损失之间关系如图４所示ꎬ拟合曲线公式如式(３)所示ꎮＱ＝１１.０６ˑΔＰｉ()０.５７(３)图４㊀实测流量与管道水头损失关系曲线ｉｇ.４㊀Ｓｋｅｔｃｈｏｆｍｅａｓｕｒｅｄｆｌｏｗａｎｄｐｉｐｅｈｅａｄｌｏｓｓｃｕｒｖｅ６.３㊀现场测试应注意的事宜(１)安装外置式超声波传感器时ꎬ应该将管壁外壁打磨光滑ꎬ传感器表面应涂上足够的声耦合剂ꎬ并固定使其与管壁紧密接触ꎬ确保传感器与管壁之间无气泡ꎮ(２)试验过程中ꎬ水头㊁功率及频率需保持基本稳定ꎮ(３)为克服机械死行程对测试精度的影响ꎬ试验过程中接力器开度的调整应以单方向为宜ꎮ(４)对于在测点后取水的技术供水流量应予以测量并扣除ꎬ同时应避免测点后的旁通管㊁测压管等出现渗漏ꎬ以保证试验精度ꎮ７㊀结论(１)实测的效率特性曲线光滑ꎬ每一工况下流量７８１㊀㊀人㊀民㊀长㊀江２０２０年㊀数据的离散性较小ꎬ且出力由小到大与由大到小变化时的测试结果一致性高ꎬ因此ꎬ可以认为获得的试验数据及计算成果是可信的ꎮ(２)试验水头下机组最佳运行工况点为７０ＭＷ(３喷嘴)㊁１００ＭＷ(４喷嘴)㊁１３５ＭＷ(６喷嘴)ꎬ机组在４０ＭＷ以上均处于运行指标优良的高效区ꎬ机组在２０~４０ＭＷ区间振动较大ꎬ因此应避免在该不稳定运行区的连续运行ꎮ(３)根据试验结果推算ꎬ水电站单机设计流量时引水管路水头损失为７.３ｍꎬ引水系统水力性能优良ꎮ(４)从图４可以看出:一些流量下管道水头损失试验数据的离散性较大ꎬ说明采用 管道水头损失相对法 进行相对效率试验时ꎬ试验结果偏差较大ꎮ(５)与内置式超声波流量计相比ꎬ外夹式超声波流量计虽测量精度略低ꎬ但具有安装简便㊁不干扰流场㊁测试费用低等优点ꎬ可以在大管径㊁大壁厚环境下应用于水轮机效率试验ꎮ参考文献:[１]㊀中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局ꎬ中国国家标准化管理委员会.水轮机㊁蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程:ＧＢ２００４３－２００５[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２００６. [２]㊀ＩＸ－ＩＥＣ.Ｆｉｅｌｄａｃｃｅｐｔａｎｃｅｔｅｓｔｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｅｒｆｏｒｍ￣ａｎｃｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｓꎬｓｔｏｒａｇｅｐｕｍｐｓａｎｄｐｕｍｐ￣ｔｕｒｂｉｎｅｓ:ＩＥＣ６００４１－１９９１[Ｓ].[３]㊀刘晓亭ꎬ李维藩.水力机组现场测试手册[Ｍ].北京:水利水电出版社ꎬ１９９３.[４]㊀张巍ꎬ王琳.新丰江水电厂机组效率测试及结果分析[Ｊ].广东水利水电ꎬ２００８ꎬ２(４):７６－７８.[５]㊀王邦旭ꎬ蔡家林ꎬ蒙淑平ꎬ等.基于流速仪法的柘林水电厂Ａ１号机组效率试验研究[Ｊ].中国农村水利水电ꎬ２０１７(１０):１３６－１３９.[６]㊀欧学修.水轮机效率微机测试装置在龚咀发电厂１号水轮机上的应用[Ｊ].大电机技术ꎬ１９８９(３):５１－５４.[７]㊀林泰举.用水锤法㊁流速仪法测量水轮机组效率及用惰行法㊁量热法测量发电机效率的精确试验[Ｊ].华东电力ꎬ１９８１(１０):４３－５６.[８]㊀张恩博.丰满发电厂４号水轮机效率测试研究[Ｊ].东北电力技术ꎬ１９９９(１１):１０－１４.[９]㊀王浩ꎬ文习波ꎬ汤浩.官地水电站水轮机效率试验研究[Ｊ].人民长江ꎬ２０１５ꎬ４６(１８):８６－８８.[１０]㊀陶迎新ꎬ任青旭.蒲石河抽水蓄能电站水泵水轮机效率试验分析[Ｊ].水电与抽水蓄能ꎬ２０１６ꎬ２(４):３４－３７.[１１]㊀周叶ꎬ潘罗平ꎬ曹登峰ꎬ等.基于流速仪法的水轮机绝对效率试验研究[Ｊ].大电机技术ꎬ２０１９(３):４８－５２.[１２]㊀董鸿魁ꎬ舒荣ꎬ丁永胜ꎬ等.水轮机热力学法效率试验中若干问题的探讨[Ｊ].云南电力技术ꎬ２００３ꎬ３１(２):１７－１９.[１３]㊀李金伟ꎬ于纪幸ꎬ谷振富.张河湾抽水蓄能电站水泵水轮机热力学法效率试验[Ｊ].水电站机电技术ꎬ２０１７ꎬ４０(５):５６－５９. [１４]㊀游光华ꎬ周喜军ꎬ喻鹤之.天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机热力法效率现场测试[Ｊ].华东电力ꎬ２００５ꎬ３３(１２):４０－４１.[１５]㊀陈造奎.水电站测试技术[Ｍ].北京:中国水利水电出版社ꎬ１９９８.[１６]㊀梁维燕ꎬ邴凤山ꎬ饶芳权ꎬ等.中国电气工程大典.第５卷.水力发电工程[Ｍ].北京:中国电力出版社ꎬ２００９.[１７]㊀郭振业ꎬ戴勇峰ꎬ李德忠ꎬ等.水电厂超声波测流试验及ＣＦＤ验算[Ｊ].人民长江ꎬ２０１８ꎬ４９(１６):１１８－１２２.(编辑:赵秋云)引用本文:张鹏ꎬ佘伟威ꎬ余强.玛依纳水电站现场水轮机效率试验[Ｊ].人民长江ꎬ２０２０ꎬ５１(３):１８５－１８８.ＦｉｅｌｄｔｅｓｔｓｏｆｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎＺＨＡＮＧＰｅｎｇꎬＳＨＥＷｅｉｗｅｉꎬＹＵＱｉａｎｇ(ＣｈｉｎａＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷａｔｅｒ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｒｐ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓａｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｔｕｒｂｉｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ.Ｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓｏｆｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｄｕｅｔｏｍａｎｙｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｔｈｅｃｏｍｍｏｎｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓꎬｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｒｒｏｒｓｏｆｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＰａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙꎬｗｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓꎬｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅＰｅｌｔｏｎｔｕｒｂｉｎｅｓｏｆＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ.ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｓｏｍｅｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｉｎｔｒｕｓｉｖｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｒｅｎｏｔａｐｐｒｏｐｒｉ￣ａｔｅｆｏｒＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ.Ｉｎｓｔｅａｄꎬｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｌａｍｐ－ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒｍｉｇｈｔｗｏｒｋ.Ａｔｌａｓｔꎬｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｌａｍｐ－ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｕｓｅｄｉｎａｃｃｕｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｐｉｐｅ￣ｌｉｎｅｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ.ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｈｉｇｈｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｂｙｔｈｅｏｗｎｅｒｏｆＫａｚａｋｈｓｔａｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎻｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎻｃｌａｍｐ－ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒꎻＰｅｌｔｏｎｔｕｒｂｉｎｅｓꎻＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗ￣ｅｒＳｔａｔｉｏｎ８８１。
水电站的类型
第一章 绪论一、 水电站的类型根据集中水头方式的不同，水电站分为：坝式水电站，引水式水电站和混合式水电站 二、水力发电原理：水能→水轮机→机械能→发电机→电能→输变线路→用户 三、水轮机概念：水流能量转换成旋转机械能的动力机械。
四、水轮机的基本工作参数 ㈠工作水头Ｈ1、定义 ：水轮机进口断面和出口断面之间单位重量水流能量的差值。
设计水头Ｈr 、最大水头Ｈmax 、最小水头Ｈmin2、公式：水能由位置水头、压力水头、速度水头组成。
图1-1 立式水轮机的水头示意图⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-=gV P Z g V P Z E E H ⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅠⅡⅠ2222αγαγ （1－1）式中 E ——单位重量水体的能量，m ；Z ——相对某一基准的位置高度，m ； P ——相对压力，N/m 2或Pa ； V ——断面平均流速，m/s ； α——断面动能不均匀系数；γ——水的重度，其值为9810N/m 3；g ——重力加速度，m/s 2。
式（1-1）中，计算常取g V ⅡⅠ2,12ααα==称为某截面的水流单位动能，即比动能（m ）；γP 称为某截面的水流单位压力势能，即比压能（m ）；Z 称为某截面的水流单位位置势能，即比位能（m ）。
g V 22α、γP 与Z 的三项之和为某水流截面水的总比能。
水轮机水头H 又称净水头，是水轮机做功的有效水头。
上游水库的水流经过进水口拦污栅、闸门和压力水管进入水轮机，水流通过水轮机做功后，由尾水管排至下游。
上、下游水位差值称为水电站的毛水头g H ，其单位为m 。
水轮机的工作水头又可表示为1-∆-=A g h H H （1-2） 式中gH ——水电站毛水头，m ；h ∆——水电站引水建筑物中的水力损失，m 。
从式（1-2）可知，水轮机的水头随着水电站的上下水位的变化而改变，常用取几个特征水头表示水轮机水头的范围。
特征水头包括最大水头Ｈmax 、最小水头Ｈmin 、加权平均水头Ｈa 、设计水头Ｈr 等，这些特征水头由水能计算给出。