水轮机的特性曲线

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1、第5章水轮机的特性曲线第一节特性曲线的类型第二节水轮机模型综合特性曲线绘制第三节水轮机运转综合特性曲线绘制第四节水轮机飞逸特性第五节水轮机的轴向水推力水轮机的内特性与外特性水轮机内特性水轮机内部流场：转轮内部流速、压力分布，边界层内流动，空化位置及强度。水轮机外特性水轮机所表达的性能：效率、过流量、空蚀、振动等。关于水轮机性能的概括水轮机只有一个最优工况，一般对应无撞击进口和法向出口。偏离设计工况时，不管水头变化还是负荷（导叶开度变化），水轮机效率都会降低。水轮机的性能与比转速有密切关系。不同nS的水轮机，有不同的流量特性、效率特性与空

2、化特性不同。混流式、定桨式水轮机叶片角度不能调整，工况变化的适应性差；转桨式水轮机可与水头、导叶开度双协联，有宽广的高效区。水轮机的空化特性与水轮机的nS有关，同时与水轮机的工况有关，一般在最优工况附近空化系数较小，大流量时空化系数大，小流量和低水头时，由于偏离设计工况而产生脱流，空化往往也会很严重。固定叶片水轮机在部分负荷时存在一个振动区，是由于空腔空化所造成，振动区一般在40%～55%开度范围。水轮机特性曲线的意义水轮机特性曲线与水轮机特性之间的关系水轮机特性曲线是水轮机的“心电图”，它通过一些外在的现象以图形方式表述了水轮机的特性

3、。当一个人心脏有问题时，可以从他的心电图上反映出来。同样，当一个水轮机有问题时，可以从它的特性曲线上反映出来。1）不同类型的水轮机，不同的水轮机，其特性曲线不同。2）水轮机不同工况下，水轮机的特性不同，其特性曲线不同。3）水轮机各种性能之间是有内在联系的，水轮机特性曲线上的各种曲线，也有密切的内在联系。4）水轮机特性曲线是进行水轮机选型设计，指导水轮机运行的重要工具。第一节水轮机特性曲线的类型特性曲线表达形式：线性特性曲线：表达水轮机某2个参数之间关系的曲线：例如：Q=f（ao）、Q11=f（n11）综合特性曲线：表达水轮机多参数之间相

4、互关系的曲线：例如：特性曲线表达对象：模型特性曲线：表达模型水轮机特性的曲线，常以单位参数为变量。如：P11=f（Q11，n11）运转特性曲线：表达原型水轮机运转特性的曲线，以原型参数为变量。如：P=f（H，Q）一、水轮机线性特性曲线工作特性、转速特性、水头特性1、工作特性曲线：表示水轮机工作在固定的转速n下的特性而绘制的曲线。在H、P、Q、中任何一个为自变量的特性曲线。有开度特性、出力特性，流量特性。空载PQ空载空载a出力特性流量特性开度特性出力特性:1）开度增大流量增大、出力增大，接近最大出力时，曲线变陡。开度增大好多流量和出力才

5、增加一点2）空载开度下，出力为零，流量为空载流量。空载Q空载ao流量特性：1）开度增大，流量增大；2）小于空载流量时出力效率均为零。空载流量Q开度特性：1）开度增大流量增大；曲线越大越缓2小于空载开度时效率出力均为零；3）开度最大时，出力不一定最大。出力最大效率不一定最大空载开度2.转速特性曲线水轮机的导水叶开度和水头H为某常数时，水轮机的流量Q、出力P及效率η与转速n之间的关系。偏离最优转速时，出力、效率降低。根号H=nDQ=D方根号HP=D方H322.转速特性曲线：各开度下均存在一个最优转速，小于或大于最优转速，出力与效率都会降

6、低。nn0501001502002503003503、水头特性曲线流量随着水头的增高而增大出力随着水头的增高而增大出力效率为零水轮机在转速n、导水叶开度为某常数时，其出力P、流量Q及效率η与水头H之间的关系空载水头二、水轮机模型综合特性曲线水轮机模型综合特性曲线的特点：1）通过模型试验而获得的水轮机特性（外特性）；2）综合表示水轮机能量指标、空化性能等；3）以单位流量、单位转速为坐标系的标准表达形式。在以n11、Q11为纵、横坐标轴的直角坐标系中同时绘出等效率线、，等开度线以及等空化系数线，对于转桨式水轮机还绘出等叶片转角线，这些等值线

7、表示出了同系列水轮机的各种主要性能，故称之为水轮机的主要综合特性曲线。这种主要综合特性曲线一般由模型实验的方法获得，因此，又称之为模型综合特性曲线。1.混流式水轮机模型综合特性曲线由等效率曲线、等开度线、等空化系数线与出力限制线所构成。=141822240.20.250.3088%90%92%5%出力限制线n11Q11混流式水轮机模型综合特性曲线由等效率曲线、等开度线、等空化系数线与出力限制线所构成。2、轴流转桨式水轮机模型综合特性曲线等叶片转角线141822260.50.60.7等开度线n11Q11转桨式水轮机模型特性曲线转桨式水轮机

8、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、等空化系数线。由等线与等线可以找出导水开度与叶片转角的最佳协联方式。3、冲击式水轮机模型综合特性曲线冲击式水轮机模型综合特性曲线由等效率线（η＝常数