水电站第3章.ppt

《水 电 站》;第三章 水轮机的特性及选型; 2、模型试验 原型：尺寸大，试验困难，不经济。 模型：(D : 250～460mm，H ：2～6m) 制作快、费用低、试验方便、易于保证量测精度。 3、相似理论 如何将模型水轮机的试验成果应用到原型水轮机上去，这是水轮机相似原理所要解决的问题。水轮机的相似原理包括相似水轮机之间的相似条件和相似定律两方面的内容。;二、水轮机相似条件 ;2、运动相似： (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成比例，即速度三角形相似。 同一轮系水轮机，保持运动相似的工作状况——相似工况 3、动力相似 (压力、惯性力、重力、摩擦力等) 同一轮系水轮机，水流对应点所受的同名作用力方向相同、大小成比例。 ;几何相似的一套水轮机系列——轮系。 同一轮系的水轮机保持运动相似的工作状况简称水轮机的相似工况。 相似定律：水轮机在相似工况下运行时，各工作参数(H、n、N、η)之间的固定关系。 在任一相似工况下，同一系列水轮机流道内各点的速度三角形存在一定的比例关系，将该比例关系代入水轮机基本方程式，可建立模型与原型水轮机各个参数之间的关系。 ;1、 转速相似定律：即原型和模型水轮机转速之间的关系。 2、流量相似定律：几何相似、相似工况下流量之间的关系。 3、出力相似定律：原型和模型水轮机出力之间的关系。 HM、H、D1M、D1 均为固定值，QM可以测得，若ηvM、ηHM、ηv、ηH已知，可求出Q。 ;相似公式中包含了水轮机的水力效率、容积效率和机械效率，它们均很难从总效率中分离出来，即很难分别获得它们的数值，尤其对于原型水轮机就连总效率也是事先未知的。;四、单位参数(在不同轮系之间进行比较); 1、 单位流量 2、 单位转速 3、 单位出力 ;同一轮系水轮机在相似工况下单位参数相等 (工况不同，单位参数不同)。 当几何相似，单位流量和单位转速对应相等时，两台水轮机工况相似。( 略去效率、吸出高度和汽蚀系数的影响 ) 单位参数由模型试验得出→原形水轮机的参数(相应工况)。 水轮机??最优工况下的单位参数——最优单位参数，用(Q10, n10, N10)表示。; 第二节 水轮机的效率换算与单位参数修正 一、效率换算经验公式 前面的单位参数公式是假定在相似工况下，η=ηM，但实际上ηηM(约2%～7%)。 其原因是： 1.原型水轮机过流表面的相对粗糙度较小 → → （Δm ≈Δ） 其中Δ/D为相对粗糙度ηHηHM 2. 原型水轮机的水流粘滞力与惯性力比值较小ηHηHM 3.基于加工精度的限制，模型水轮机的容积损失和机械损失不可能按其所需要的相似关系缩小，因此原型水轮机ηv、ηm较高 ;二、水轮机效率换算经验公式 1、最优工况下的效率修正 采用1963年国际电工委员会推荐的公式： 混流： 轴流： ; 三、单位参数 的修正 最优工况时： 其他工况时： 单位参数修正值 ;第三节 水轮机的比转速;比转速ns是一个与D1无关的综合单位参数，它表示同一系列水轮机，当其工作水头H=1m，出力N=1kW时，所具有的转速。 是表示水轮机特征的一个综合参数(与D1无关)，能将水轮机的各个参数n、H、 N之间的关系综合反映出来，代表了水轮机的轮系特征。 ns随工况变化，一般按Hr、Ne、ne确定该水轮机轮系的特征参数。;水轮机牌号中的转轮型号，即是比转速。 不同的轮系，有不同的比转速。目前，各种类型的水轮机比转速的大致范围为： 贯流式：ns=600-1000 轴流式：ns=200-850 斜流式：ns=150-350 混流式：ns=50-300 水斗式：ns=10-35(单喷嘴);相似水轮机，工况相似，ns相同。不同的ns ，反映不同轮系水轮机特征。 当n、H一定时： ns ↑→N↑，机组尺寸缩小，投资减少，因此提高比转速可以降低造价。 当H和N一定时， ns ↑→n↑， 使发电机外形尺寸减小，使机组零部件受力减小。（n=3000/p, N=nM/9550） 比转速增加，单位流量增加，D1↓，b0/D1 ↑ ，叶片数目减少。 当H和N一定时，ns越高，空蚀系数越大，需要增加厂房开挖。 对于高比速水轮机，气蚀条件是限制其应用水头范围的主要因素， ns越高，适用水头H越低。;一、水轮机模型试验简介 目的：保证水轮机在工作范围内高效率、稳定运行。研究水轮机在各种工