水轮机转轮参数表11
水轮机特性曲线
二、工作特性曲线
n 、转是n速指尺不寸变（条D1件）下确，定其的主水要轮工机作，参在数水之头间H的
关系曲线，常见的有以下。
1.出力特性曲线 Q , ,a 0fP
PfH
2. 效率与水头关系曲线 fH
曲线特点: 当水头低于最高效率点所对应的水头时，水轮
机效率的变化比较急剧，相反，效率变化比较缓
慢。
3. 流量与水头关系曲线 Qf H
曲线特点: 在小开度时，曲线接近于直线，但在大开度 时，呈现非直线。
注意
不同比转速的水轮机其水头特性也不同: 从下图可以看出，
此类曲线常用于模型试验中，试验中改
n 变
比 H 改变容易得多。
常见的有以下。
1. 出力与转速关系曲线 Pf n
2. 效率与转速关系曲线
f n
3. 流量与转速关系曲线 Qf n
注意
不同比转速的水轮机其转速特性也不同: 从下图可以看出，
①低比转速水轮机的效率对转速的变化比较 敏感，在偏离额定转速时，水轮机的效率下降 较快，而高比转速水轮机的效率下降较慢。
思考题：为什么轴流式水轮机不绘制5% 的出力限制线？
⒋ 冲击式水轮机
冲击式水轮机的过流量与水轮机的转速无 关，仅与喷嘴的开度有关，因此，它的等开度 线是与 坐标轴垂直的直线。
思考题：冲击式水轮机为什么不绘制5% 的出力限制线和空化系数线？
二、不同型式水轮机模型综合特性曲线特征比较
⒈ 等开度线比较 ⑴ CJ式水轮机：等开度
水轮机综合特性曲线——表示水轮机两个以 上参数之间的关系曲线。
混流式水轮机结构
Q11 ，同时也改变出力限制
线的位置。图 2-6 说明了上述分析。 表 2-1 混流式转轮的叶片数与比转速的关系
图 2-6
叶片数不同时的
n f (Q11 ) 曲线
叶片数对汽蚀性能的影响没有一定规律。在叶片长度 L 不变的情况下，增加
Z 1 意味增
L 加转轮叶栅稠密度 ，即增加叶片的总面积，从而降低单位面积叶片负荷，降低叶片正背 L Z 面压差，这将改善汽蚀性能。但因混流式转轮叶栅的 本来就较大，所以因 1 增加使汽蚀
Q
N 曲线
图 2-8
不同下环锥角转轮的
Q11 曲线
f (Q11 )和 f ( N11 ) 均右移， 角越大，曲线右移 （1）下环锥角 加大则曲线
越多。此时最高效率移向较大流量区域，而在小于最优工况的低负荷区效率下降。因而转轮 需长期在部分负荷下工作，则锥角 不宜太长，以免平均的运行效率下降。 （2）下环锥角 由 3°增加到 6°时，在实际上不改变水轮机最高效率情况下可使转
式水轮机轴面投影，一般来说水轮机适应水头愈高，它的比数愈小，不同比转速的转轮其形 状是不同的。
图 2-3 不同比转速的混流式水轮机轴面投影 不管什么形状的混流式水轮机，其转轮基本上由上冠、下环、叶片、上下止漏装置，泄 水锥和减压装置组成，图 2-4 是混流式转轮结构示意图。
图 2-4 混流式转轮示意图 1— 压装置；2、6—止漏环；3—上冠；4—叶片；5—泄水锥；7—下环 1．转轮上冠 转轮上冠的作用除了支承叶片外，还与下环构成过流通道。上冠形似圆锥体，其上部中 间为上冠法兰，此法兰的上面与主轴相连，其下面固定泄水锥，在上冠上固定有均匀分布的 叶片。在上冠法兰的外围开有几个减压孔，在其外侧面装有减压装置。上冠流线可以做成直 线形和曲线形两种，如图 2-5 所示。直线型上冠具有较好的工艺性，但其效率特别是在负 荷超过最优工况时低于曲线型上冠。 此外采用曲线型上冠可增加转轮流道在出口附近的过水
11水泵水轮机流动可视化研究
水 力 发 电
机电与金属结构
文章编号： （’!!" ） !""#$#%&’ !($!!)*$!%
水泵水轮机流动可视化研究
王玲花， 高传昌， 陈德新
（华北水利水电学院， 河南 郑州 &"!!!+ ）
关键词： 水泵水轮机； 流动可视化； 水轮机工况； 稳定性 摘 对低比速混流式模型水泵水轮机转轮在水轮机工况下进行了可视化研究， 结果表 要： 利用 ,-. 流场测试技术， 明水泵水轮机模型在设计工况下转轮区的流态较好； 在非设计工况下， 不管正冲角还是负冲角， 翼间流场都会有一 定的脱流与旋涡存在。尤其在大流量工况下， 在叶片正面形成的脱流漩涡， 其位置几乎不变， 机组运行比较稳定； 在 小流量工况下， 存在着周期性的脱流漩涡， 从进口附近逐渐变化到出口附近， 机组运行不稳定。
流量系 进口水流 数# 角 $ 0?=@
/ + * % & 1 2 > /, // /+
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,6++ ,6/2 ,6/& ,6/-,6/-* ,6/// ,6,>2 ,6,2* ,6,1 ,6,%> ,6,% ,6,*-
/%61 %+6&-61& F,6> &>6% 2,6/ 2-6&
收稿日期： ’!!"$!%$*& 基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （"!%(#!*% ） ； 河南省高 校青年骨干教师资助项目 （豫 教 高 [’!!%\*!! 号 ） ； 华北水利水电学 院 ’!!& 年青年基金资助项目 作者简介： 王玲花 （*#)" —） ， 女， 河南唐河人， 副教授， 博士研究 生， 主要从事水力机械的研究 T
水轮发电机选择
水轮发电机的选择计算一、 发电机型式的选择水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。
本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。
悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。
因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。
水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。
二、 主要尺寸估算待选水轮发电机的有关参数如下：发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18外形尺寸计算如下：1、极距τ根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42ps K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2式中9,,,10~8,:18;:);(:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s =f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。
f s =247423／0.875=282769KV A 。
418*2282769*9=τ=84.73 cm由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。
V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3式中飞逸线速度秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm.V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。
2、定子内径i D 计算公式： τπpD i 2==3.784*18*2π=971.43 cm 参考【2】P 160公式3-43、定子铁芯长度t l 计算公式： ei f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5式中：冷却方式为空冷取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:);(:);(:);(:6160-⨯=-C P C cm D rpm n KVA S i e f.7166*3.4971*10728276926-⨯=t l =256.79 cmt l ／τ=256.79／84.73=3.03＞3 ，通风较困难。
HL160-WJ-60说明书
H L160—W J—60水轮机安装、使用、维护说明书S J601·00S M上饶长江水动力设备制造有限公司目录一、概述 (02)二、水轮机的技术数据 (02)1、使用范围 (02)2、性能参数图表 (03)3、调节保证典型计算主要参数 (05)4、水轮机与发电机配套表 (06)三、水轮机结构和主要另部件简介 (07)四、水轮机的安装 (08)1、安装前的准备工作 (08)2、安装方法和程序 (08)3、安装技术条件 (11)五、水轮机的启动、停机、运行和维护 (11)1、水轮机启动前的准备工作 (11)2、水轮机的启动 (11)3、水轮机的试运转 (12)4、水轮机的停机 (12)5、事故停机 (12)6、水轮机的运行和维护 (12)六、水轮机常见故障及处理办法 (14)七、附表 (16)附表一随机图纸目录 (16)附表二易损件、备件明细表 (16)附表三随机专用工具 (16)一、概述水轮机是把水流所具有的能量转换成机械能的水力原动机。
水轮机出力的大小取决于工作水头和流量及能量转换时水轮机的效率。
本机是四川省机械研究设计院新开发的400-3200千瓦的系列产品之一。
它吸收了建国以来中小型水轮机的运行经验,取其精华。
具有结构新颖、合理、运行可靠、“三化”程度高之优点。
蜗壳进水采用垂直和斜向两种方式、垂直进水可以按进水管取不同的φ角布置。
机组总体不布置采用三支点和四支点两种结构。
1、型号说明HL160—WJ—60型水轮机HL——混流式水轮机160——按比转速规定的转轮型号W——主轴布置为卧式J——金属蜗壳60——转轮标称直径为60厘米2、本机进水部分采用Zg41T—10型和BZ942H—25型电动闸阀，公称通经为800mm。
由用户根据不同的使用水头配用调速功为3000牛顿·米或6000牛顿·米的自动调速器。
主轴传动方向从发电端看为顺时针。
3、本机三支点用刚性联轴器与发电机直联。
水轮发电机组系统毕业设计
水轮发电机组系统设计目录第一章.水轮发电机组选型 (3)第一节水轮机机组台数及型号选择 (3)原始资料 (3)机组台数的选择 (3)机组型号的选择 (3)第二节水轮机基本参数的计算 (4)方案一 (4)方案二 (9)方案三 (13)方案四 (17)方案五 (21)方案六 (25)第三节最优方案的选择与比较 (29)六种方案比较表 (29)水力机械部分 (31)水轮发电机比较 (32)方案经济比较 (34)最优方案的选择 (35)第四节配套发电机的选择 (37)水轮发电机尺寸参数的计算 (37)水轮发电机外形尺寸计算 (38)水轮发电机轴向尺寸计算 (39)水轮发电机重量计算 (40)第五节尾水管的选择与计算 (42)蜗壳 (42)尾水管选择计算 (56)第二章调速设备的选择 (46)第一节调速器的选择原则 (56)第二节调速器工作容量的选择计算 (56)第三节调速器选择 (47)第四节油压装置选择计算 (48)第三章辅助设备设计 (49)第一节主阀的选择 (49)进水阀形式的选择 (49)第二节油系统设计 (51)供油对象及其油量计算 (51)第三节压缩气系统设计 (55)供气对象 (55)供气方式 (55)高压气系统的设备选择 (56)低压气系统设备选择 (56)第四节供排水系统设计 (60)技术供水系统 (60)排水系统设计 (62)第四章水电厂房的布置设计 (66)第一节厂房长度的计算 (66)第二节厂房宽度的计算 (67)第三节厂房各高程的计算 (68)第五章结语 (70)参考资料及文献 (71)第一章.水轮发电机组选型第一节：水轮机机组台数及型号的选择1.1.1 原始资料最大水头=58m，平均水头=55m，设计水头=54m，最小水头=52m,电站总装机容量22万kW，年利用小时数4500h，保证出力6.5万kW。
电站建成后将承担峰荷部分基荷，本电站有调相任务。
1.1.2 机组台数的选择我国的建成的中型水电站一般采用4-6台机，为保证运行的可靠性和灵活性，保障电站的经济运行及考虑机组台数对电站各方面的影响，暂选机组台数为四台和五台。
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：
成控中心技术问答(5)-水轮发电机部分
成控中心技术问答（水轮发电机部分）目录成控中心技术问答-水轮发电机部分 (1)1.简述冷竹关水轮机主要结构及各部作用。
(1)2.简述小天都水轮机主要结构及各部作用。
(2)3.按照水流能量转换的特征不同，水轮机分为哪些类型？各自工作特点是什么？ (3)4.分别列出冷竹关/小天都水轮机的下列参数： (4)5.水轮机出力如何计算？以冷竹关机组为例说明。
(4)6.为什么反击式水轮不宜在低水头和低出力下运行？ (4)7.水轮发电机组为什么不能在低转速下长期运行？ (5)8.水轮机汽蚀的原因有哪些？汽蚀对水轮机的运行有何影响？如何防止和消除？ (5)9.水轮机振动的原因有哪些？有哪些危害？消除振动的主要措施有哪些？ (5)10.水轮机的补气装置有什么作用？常用的补气方式有哪些？ (7)11.水轮机导轴承进水的原因有哪些？ (7)12.水轮机为什么会出现抬机现象？有什么后果？运行中怎样防止抬机？又如何处理？ (8)13.简述冷竹关发电机主要结构及各部作用。
(8)14.简述小天都发电机主要结构及各部作用。
(10)15.为谓同步发电机的“同步”？转速与频率是什么关系？ (11)16.分别列出冷竹关/小天都发电机的下列参数： (12)17.按照机组布置方式，发电机分为哪些类型？其中立式机组又如何分类？ (12)18.发电机额定容量、额定功率如何计算？以小天都机组为例说明。
(12)19.简述冷竹关/小天都发电机正常运行时电压、电流的规定。
(12)20.简述冷竹关/小天都机组进相运行时机机端电压和厂用400V电压的规定。
(13)21.发电机的端电压高于或低于额定值对运行有什么影响？ (13)22.频率的变化对发电机运行有什么影响？ (14)23.发电机轴电流产生的原因是什么？有何危害？如何防止？ (14)24.水轮发电机运行时为什么会发热？ (15)25.发电机在不对称负荷下运行有什么危害？对水轮发电机来说，不对称运行主要决定于哪几个条件？1526.何谓发电机的迟相、进相运行？进相运行时应注意什么问题？ (16)27.发电机并列运行时，增加转子的励磁电流，定子电流是增加还是减少？为什么？ (16)28.水轮发电机的中性点为什么有的不接地？有的却经消弧线圈（接地变）接地？ (16)29.发电机内部突然短路有何现象？分析其原因何在？ (17)30.水轮发电机出口短路对发电机有何危害？ (17)31.水轮发电机失磁有什么现象？有何危害？ (18)32.什么原因可能引起水轮发电机着火？发电机着火后应当怎样处理？ (19)33.分别列出冷竹关/小天都机组定子线圈、定子铁芯、空冷器冷热风、上导、推力、下导、水导瓦温及油槽温度的定值。
(完整版)HL160-WJ-60说明书
H L160—W J—60水轮机安装、使用、维护说明书S J601·00S M上饶长江水动力设备制造有限公司目录一、概述 (02)二、水轮机的技术数据 (02)1、使用范围 (02)2、性能参数图表 (03)3、调节保证典型计算主要参数 (05)4、水轮机与发电机配套表 (06)三、水轮机结构和主要另部件简介 (07)四、水轮机的安装 (08)1、安装前的准备工作 (08)2、安装方法和程序 (08)3、安装技术条件 (11)五、水轮机的启动、停机、运行和维护 (11)1、水轮机启动前的准备工作 (11)2、水轮机的启动 (11)3、水轮机的试运转 (12)4、水轮机的停机 (12)5、事故停机 (12)6、水轮机的运行和维护 (12)六、水轮机常见故障及处理办法 (14)七、附表 (16)附表一随机图纸目录 (16)附表二易损件、备件明细表 (16)附表三随机专用工具 (16)一、概述水轮机是把水流所具有的能量转换成机械能的水力原动机。
水轮机出力的大小取决于工作水头和流量及能量转换时水轮机的效率。
本机是四川省机械研究设计院新开发的400-3200千瓦的系列产品之一。
它吸收了建国以来中小型水轮机的运行经验,取其精华。
具有结构新颖、合理、运行可靠、“三化”程度高之优点。
蜗壳进水采用垂直和斜向两种方式、垂直进水可以按进水管取不同的φ角布置。
机组总体不布置采用三支点和四支点两种结构。
1、型号说明HL160—WJ—60型水轮机HL——混流式水轮机160——按比转速规定的转轮型号W——主轴布置为卧式J——金属蜗壳60——转轮标称直径为60厘米2、本机进水部分采用Zg41T—10型和BZ942H—25型电动闸阀，公称通经为800mm。
由用户根据不同的使用水头配用调速功为3000牛顿·米或6000牛顿·米的自动调速器。
主轴传动方向从发电端看为顺时针。
3、本机三支点用刚性联轴器与发电机直联。
水轮机检修维护规程
表1Q/105 班多水电站技术标准Q/BD 101—2010水轮机检修维护规程2010年07月01日发布2010年09月01日实施目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 概述 (1)4 技术规范 (1)5 维护管理 (4)6 检修管理 (4)7 故障分析及处理 (11)8 备品备件 (11)前言本规程制定的目的是为了班多水电站机组投产后能够做好设备的运行维护工作，保证机组安全稳定的运行。
本规程根据DL/T 600─2001《电力行业标准编写基本规定》和DL/T 800─2001《电力企业标准编制规则》的规定编写，在本规程的编写过程中对DL/T817—2002《立式水轮发电机检修技术规程》、GB/T7894—2001《水轮发电机基本技术条件》、GB/8564—1988《水轮发电机安装技术规范》、DL/T838—2003《发电企业设备检修导则》、等标准中的有关内容进行了引用。
参考了ZZ—LH—660水轮机设计说明书、现场安装作业指导书。
本规程由班多水电站安全监督与生产技术部提出，在试行过程中发现有待改进的内容，及时提出，补充完善。
本规程归口单位：班多水电站安全监督与生产技术部本规程起草单位：龙羊峡发电分公司本规程起草人：刘青本规程初审人：韩毅柳克圣刘民生杨冬张伟华本规程审核人：张华周国亭本规程批准人：王怀宾本规程于 2010年07月01日首次发布， 2010年09月01日实施本规程由班多水电站安全监督与生产技术部负责解释班多轴流转浆式水轮机检修维护规程1 范围本规程规定了班多电站轴流转浆式水轮机维护及检修项目、周期、工期、质量标准及验收等级、检修技术管理及工艺要求，巡回检查项目。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规程的引用而成为本规程的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版不适用于本规程。
然而，鼓励根据本规程达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
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水轮机转轮参数表 及模型综合特性曲线
Ycmaliang不惑驹收集整理（待续） 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 2 页 4/26/2022
水 轮 机 转 轮 参 数 表 序号 转轮 型号
使用 水头 最优工况 限制工况 飞逸 转速 水推力
系数 蜗壳 导叶 尾水管 叶片
H N’1 Q’1 η0 σM Q’1 η σM Ns NP K 型号 系数 +X B/D1 Z0 D0/D1 型号 H/D1 L/D1 Z1 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 3 页 4/26/2022 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 4 页 4/26/2022 哈哈哈哈η=δ=δ=δ=
δ=δ=
模型转轮综合特性曲线
注：为压力脉动双振幅与水头之比的百分数值出力限制线100200300400500600700
50
40
60708090 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 5 页 4/26/2022
δ=δ=δ=δ=
δ=δ=δ=
η=
出力限制线506070
80
90100
300400500600700800900模型转轮综合特性曲线 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 6 页 4/26/2022 Q'13002004006005007008009001000A=54050607080A=3A=20.050.045A=2出力限制线A=10.070.060.0550.08η=91%σ=0.045A=30.05A=2A=1无涡带区91.50.060.055A=40.070.0888908684L/SHL180/D06A模型转轮综合特性曲线a=10
90100
n'r/min
0a=6a=100
7678
8280
72706874
a=1800
60
64
0a=200a=240a=22a=2800
a=32
0a=360
a=40 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 7 页 4/26/2022 4004050500600700A=21000800900A=10.140.120.110.131100出力限制线12001Q'1300L/S1n'
6070A=7
A=3A=6A=5A=4
A=9A=8
a=149080
01000a=180a=22
0.100.08a=0.0750.070.075η=91%89
90
0.090.08
0.110.120.108688
8482800.140.13
0a=26
78
a=300
0.140.120.
1
3
a=380a=340
0a=42
r/minHL220/A153模型转轮综合特性曲线
0a=500a=46 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 8 页 4/26/2022 806070
7006008009001000
A=20.15A=3
A=1a=0.09
A=10.13
0.12
0.14
0.10.11
η=92%
11001200Q'1L/S
10090
n'1
a=120
r/min
A=3A=2
A=4A=50.11870.100.0991
89
8890
0.12
0.140.138586
84
808281
83
HL240/D41模型转轮综合特性曲线a=18a=16
a=140
73
00
75a=2007779a=220a=240a=280
a=320 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 9 页 4/26/2022 η=δ=δ=
δ=
δ=
δ=δ=δ=
δ=
δ=
600700800
90010001100
120013001400
1500500
6070809010011050模型转轮综合特性曲线
出力限制线 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 10 页 4/26/2022 η=δ=δ=δ=δ=δ=
δ=
5560
70
8090100
600700
800900
1000
14001100
1200
1300
出力限制线
模型转轮综合特性曲线 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 11 页 4/26/2022
η=δ=δ=
δ=δ=
δ=
100120140160180200220240260405060
70
8090飞逸特性曲线
模型转轮综合特性曲线 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 12 页 4/26/2022 7274
76
78
80
82
8486888
9
9091
91.7%0=0.1
o.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0
.18
40050060070080090010001100120013001400
转轮综合特性曲线
5060708090100110A244-35 转轮综模曲线（駺收集整理） 第 13 页 4/26/2022 η=92.1%δ=0.04
90
a0=109189888684828078767472706662585450
δ=0.042δ=0.05δ=0.055δ=0.06δ=0.065
506070
80
90100
100300200400500
600700800n/min nQ L/sa0=8a0=6δ=0.045a0=14a0=18a0=22a0=26a0=30a0=34a0=38出力限制线A253-46模型转轮综合特性曲线900
40