《水电站》课程PPT教学课件（水利机械）水轮机运转特性曲线的绘制、水轮机选型、水轮机选择

第三节水轮机运转特性曲线的绘制 水轮机的模型综合特性曲线反映水轮机单位参数之间的 关系。但在水电厂运行中,为了拟定机组的运行方式以及 考察机组的动力特性,若使用模型综合特性曲线就不够直 观,也不方便,因此需要把模型综合特性曲线按相似公式 换算成原型水轮机的综合特性曲线,这些曲线以水头为纵 坐标,出力为纵横坐标,反映水头、出力、效率和吸出高 度等参数之间的关系,称为水轮机运转综合特性曲线。在 这种曲线图上包括有等效率线、出力限制线和等吸岀高度 线

水轮机的模型综合特性曲线反映水轮机单位参数之间的 关系。但在水电厂运行中，为了拟定机组的运行方式以及 考察机组的动力特性，若使用模型综合特性曲线就不够直 观，也不方便，因此需要把模型综合特性曲线按相似公式 换算成原型水轮机的综合特性曲线，这些曲线以水头为纵 坐标，出力为纵横坐标，反映水头、出力、效率和吸出高 度等参数之间的关系，称为水轮机运转综合特性曲线。在 这种曲线图上包括有等效率线、出力限制线和等吸出高度 线。 第三节 水轮机运转特性曲线的绘制

、特性曲线概述 1、研究目的:进一步分析比较原型水轮机各方案之间 的能量特性,计算水轮机能量指标,以评定所选择的水轮 机各主要参数的正确性,指导水轮机的安全运行。 2、定义:已知正常运行时,同步转速n不变,当H、N 变化时一、随之变化 反映原型水轮机在各种工况下参数之间的关系曲线, 称为水轮机特性曲线

一、特性曲线概述 1、研究目的：进一步分析比较原型水轮机各方案之间 的能量特性，计算水轮机能量指标，以评定所选择的水轮 机各主要参数的正确性，指导水轮机的安全运行。 2、定义：已知正常运行时，同步转速n不变，当H、N 变化时→η、σ随之变化。 反映原型水轮机在各种工况下参数之间的关系曲线， 称为水轮机特性曲线

水轮机特性曲线包括: (1)工作特性曲线:一定H下,n=f(N) (2)运转(综合)特性曲线:综合反映H、N、ηH等参 数之间关系的曲线。 3、绘制方法:根据模型综合特性曲线,通过相似律的 换算后绘制得出

水轮机特性曲线包括： (1) 工作特性曲线：一定H下，η=f(N)。 (2) 运转(综合)特性曲线：综合反映H、N、η、HS等参 数之间关系的曲线。 3、绘制方法：根据模型综合特性曲线，通过相似律的 换算后绘制得出

二、水轮机的工作特性曲线的绘制 1、H一定时, nD C 2、在相应模型综合性出线,作mM=C 则该线与等效率曲 线有一组交点 (nM,Q1), n=87% 则各点处原型: n=nM+△n, N=9.81QDH”n Q1(L/s)o

二、水轮机的工作特性曲线的绘制 1、H一定时， 2、在相应模型综合特性曲线上，作n1M′=C, 则该线与等效率曲 线有一组交点 (ηM，Q1 ′)， 则各点处原型： η=ηM+Δη， =C =   2 3/ 2 N 9.81Q1 D1 H Q1 ′(L/s) n1′(r/min) η=87%

等效率曲线计算表 H3/2= 3/2 △n △n △n △ N=981DH32n01N=9.81DH32n01N9.810H3/2n01N=9.810,H3/2n0 nD nD △n △n nua △n malE n m w n N nI Q n 5%出力限制线

Hmax Hr H Hmin H 3/2= Δη= N=9.81D1 2H 3/2ηQ'1 H 3/2= Δη= N=9.81D1 2H 3/2ηQ'1 H 3/2= Δη= N=9.81D1 2H 3/2ηQ'1 H 3/2= Δη= N=9.81D1 2H 3/2ηQ'1 ηM Q'1 η N ηM Q'1 η N ηM Q'1 η N ηM Q'1 η N 5%出力限制线 等效率曲线计算表 1 1 1 n H nD n M  = −   1 1 1 n H nD n M  = −   1 1 1 n H nD n M  = −   1 1 1 n H nD n M  = −  

3、绘制水轮机的ηfN)工作特性曲线。 5%wmax M 了aX M 图

3、绘制水轮机的η=f(N)工作特性曲线。 图4-6 某一HL的工作特性曲线

4、曲线分析: 1)η-=0,N≠0,说明空载时,水轮机消耗一定的功率 ΔN,以维持在额定转速下空转。 )c点:mma点 d点:Nn点; e点:5%Nn点, 相应的给出了5%出 5%M, 了aX 力限制线 △N M

x 4、曲线分析： 1) η=0，N≠0，说明空载时，水轮机消耗一定的功率 ΔNx，以维持在额定转速下空转。 2) c点：ηmax点； d点：Nmax点； e点：5% Nmax点， 相应的给出了5%出 力限制线。 e

三、水轮机运转特性曲线的绘制 曲线组成:N为横坐标,H为纵坐标,绘有n=f(H,N)的等 效率曲线、Hs=H,N)等吸出高曲线、出力限制线。综合 反映水轮机的能量特性、汽蚀特性、运行限制范围。 H (m) 5%出力限制线 45 40 9%90%9-3 88% 35 0 书中介 30 绍了HI 25 和 ZZ 20 0102030405060

三、水轮机运转特性曲线的绘制 曲线组成：N为横坐标，H为纵坐标，绘有η=f(H，N) 的等 效率曲线、HS=f(H，N)等吸出高曲线、出力限制线。综合 反映水轮机的能量特性、汽蚀特性、运行限制范围。 书中介 绍了HL 和ZZ

(一)H运转特性曲线 等效率线n=(H,N)的绘制 (1)在 H-H之间,取4~6个H,包括Hnax,Hn mins H1,绘制每个H下=(N)曲线。 (2)在上图中作nC如91%水平线,与各H下的n=f(N) 曲线相交,取得各交点的坐标(H,N) ★在H-N坐标场绘制n=fH,N曲线(与原图上下 对应) ★列表进行计算

(一)HL运转特性曲线 1、等效率线η=f(H，N)的绘制 (1) 在Hmax－Hmin之间，取4～6个H，包括Hmax，Hmin， Hr，绘制每个H下η=f(N)曲线。 (2) 在上图中作η=C(如91%)水平线，与各H下的η=f(N) 曲线相交，取得各交点的坐标(H，N): ★在H － N坐标场绘制η=f(H，N)曲线（与原图上下 对应） ★列表进行计算

2、出力限制线的绘制 水轮机在运行中,N受发电机的额定出力和5%出力限制线 的限制。所以在运转特性曲线图上也须反映这种限制。 (1)已知 N-N/nf H N为一定值, 在H一N坐标 场中表现为 (H,, N,) 垂直线 (H min, Nmn)

2、出力限制线的绘制 水轮机在运行中，N受发电机的额定出力和5%出力限制线 的限制。所以在运转特性曲线图上也须反映这种限制。 (1)已知 Nr=Nf /ηf， Nr为一定值， 在H－N坐标 场中表现为 一垂直线