第四章水輪機(jī)特性及選型

1、水水 電電 站站2014年6月第四章第四章 水輪機(jī)的特性曲線及選型水輪機(jī)的特性曲線及選型第一節(jié)第一節(jié) 水輪機(jī)的相似原理概述水輪機(jī)的相似原理概述 一、幾個基本概念一、幾個基本概念 1、水輪機(jī)特性、水輪機(jī)特性各運(yùn)行參數(shù)各運(yùn)行參數(shù)(H，Q，n，N，)及參數(shù)之間的關(guān)系及參數(shù)之間的關(guān)系理論理論: 基本方程式，水力學(xué)，計算方法基本方程式，水力學(xué)，計算方法實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 原型實(shí)驗(yàn)，模型試驗(yàn)，計算機(jī)模擬原型實(shí)驗(yàn)，模型試驗(yàn)，計算機(jī)模擬1 12 2()huuHrrgvv 2、模型試驗(yàn)、模型試驗(yàn)：(D : 250460mm，H ：26m)基礎(chǔ)性試驗(yàn)：尋找新產(chǎn)品基礎(chǔ)性試驗(yàn)：尋找新產(chǎn)品專門實(shí)驗(yàn)：特定水電站，解決問題，最優(yōu)

2、水輪機(jī)專門實(shí)驗(yàn)：特定水電站，解決問題，最優(yōu)水輪機(jī)3、相似理論、相似理論 原型原型- 模型模型 怎樣保證模型與原型相似？怎樣相互換算參數(shù)？怎樣保證模型與原型相似？怎樣相互換算參數(shù)？二、水輪機(jī)相似條件二、水輪機(jī)相似條件 1、幾何相似：、幾何相似： (1) 對應(yīng)角相等：對應(yīng)角相等：b1b1M ；b2b2M ；M (2) 尺寸成比例：尺寸成比例：D1/D1Mb0/b0Ma0/a0M. (3) 對應(yīng)部位的相對糙率相等：對應(yīng)部位的相對糙率相等：/ D1M/D1M幾何相似的水輪機(jī)幾何相似的水輪機(jī)輪系，系列，型號。輪系，系列，型號。 (1) 對應(yīng)點(diǎn)的速度方向相同。對應(yīng)點(diǎn)的速度方向相同。 (2) 對應(yīng)點(diǎn)的速度大

3、小對成比例，對應(yīng)點(diǎn)的速度大小對成比例，即速度三角形相似。即速度三角形相似。 同一輪系的水輪機(jī)才能建立運(yùn)動相似和動力相似。同一輪系的水輪機(jī)才能建立運(yùn)動相似和動力相似。幾何相似就運(yùn)動相似嗎？幾何相似就運(yùn)動相似嗎？同一輪系水輪機(jī)，保持運(yùn)動相似同一輪系水輪機(jī)，保持運(yùn)動相似相似工況相似工況2、運(yùn)動相似：、運(yùn)動相似：3、動力相似、動力相似對應(yīng)點(diǎn)所受的同名作用力方向相同、大小成比例。對應(yīng)點(diǎn)所受的同名作用力方向相同、大小成比例。 (壓力、慣性力、重力、粘滯力等壓力、慣性力、重力、粘滯力等)MMMMpFGpFG能否做到？能否做到？宏觀流場，微觀流場宏觀流場，微觀流場主要矛盾：建立關(guān)系主要矛盾：建立關(guān)系次要矛盾；

4、次要矛盾；參數(shù)修正參數(shù)修正第二節(jié)第二節(jié) 水輪機(jī)的相似率、單位參數(shù)和比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的相似率、單位參數(shù)和比轉(zhuǎn)速一、水輪機(jī)的相似定律一、水輪機(jī)的相似定律 相似定律：相似定律：水輪機(jī)在相似工況下運(yùn)行時，各工作水輪機(jī)在相似工況下運(yùn)行時，各工作參數(shù)參數(shù)(H、n、N、)之間的固定關(guān)系。之間的固定關(guān)系。 流量相似律轉(zhuǎn)速相似律出力相似律 1、流量相似律、流量相似律有效流量：有效流量：CHDQHDQssMMMMM21021011VmQF v112mmhKgHvv211FD2112mhVKDgHQv2M12M1MMMVhQVhQDHQDH或或2、 轉(zhuǎn)速相似律：轉(zhuǎn)速相似律：CHnDHDnssMMMM11111260hD

5、nuKgHu11602uhKgHnD1MM1MMhnhDHnnDH或或CHDNHDNjsjMsMMMM2/ 3212/ 321)()(3、出力相似律、出力相似律2112mhVKDgHQv9.81NQH32212MM1MMMmhPmhHPDPDH或或v效率問題：效率問題： 效率未知效率未知三個效率怎樣分開？三個效率怎樣分開？假定：相等假定：相等 實(shí)際實(shí)際: 原型效率大于模型效率，原型效率大于模型效率，需修正需修正) v【例例】已知模型水輪機(jī)標(biāo)稱直徑已知模型水輪機(jī)標(biāo)稱直徑0.25m，模，模型水頭型水頭3.5m，模型效率，模型效率90%，相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)，相應(yīng)的模型轉(zhuǎn)速速500r/min，流量，流量0.

6、15m3/s。求標(biāo)稱直徑。求標(biāo)稱直徑5m、水頭水頭87.5m的同型號原型水輪機(jī)的流量、轉(zhuǎn)速的同型號原型水輪機(jī)的流量、轉(zhuǎn)速和出力各為多少？（假定原型與模型效率相和出力各為多少？（假定原型與模型效率相等）等）相似率解決的問題：相似率解決的問題： 同輪系水輪機(jī)的模型、原型參數(shù)換算同輪系水輪機(jī)的模型、原型參數(shù)換算未解決的問題：未解決的問題：1. 不同輪系水輪機(jī)的性能比較不同輪系水輪機(jī)的性能比較2. 同輪系水輪機(jī)不同工況性能比較？不同尺寸水輪同輪系水輪機(jī)不同工況性能比較？不同尺寸水輪機(jī)性能比較？機(jī)性能比較？需要有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)需要有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)二、單位參數(shù)二、單位參數(shù) 將模型試驗(yàn)成果按將模型試驗(yàn)成果按相似

7、率相似率轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為D1M=1m，HM=1m標(biāo)準(zhǔn)情況下的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況下的參數(shù)單位參數(shù)，單位參數(shù)， 假定：假定： )(111NnQ，sMsM00jMjM 1、 單位流量單位流量 2、 單位轉(zhuǎn)速單位轉(zhuǎn)速 3、 單位出力單位出力HDQQ211HDQQ211HnDn111DHnn2/3211HDNN2/3211HDNN2211QQDHDHMMM11n Dn DHHMMMM33222211MMPPD HDHv 單位參數(shù)是同輪系水輪機(jī)的單位參數(shù)是同輪系水輪機(jī)的“代表代表”參數(shù)，參數(shù)，Q1，n1 表示水輪機(jī)的運(yùn)行工況表示水輪機(jī)的運(yùn)行工況v 同型號的水輪機(jī)在相似工況下的單位參數(shù)為常數(shù)，同型號的水輪機(jī)在相似工況

8、下的單位參數(shù)為常數(shù)，不不同工況下單位參數(shù)分別為一常數(shù)同工況下單位參數(shù)分別為一常數(shù)(工況不同，單工況不同，單位參數(shù)不同位參數(shù)不同)v在最優(yōu)工況下的單位參數(shù)在最優(yōu)工況下的單位參數(shù)最優(yōu)單位參數(shù)，最優(yōu)單位參數(shù)，(Q10, n10, N10)，代表該輪系水輪機(jī)的工作性能。代表該輪系水輪機(jī)的工作性能。v單位參數(shù)由模型試驗(yàn)得出單位參數(shù)由模型試驗(yàn)得出原形水輪機(jī)的參數(shù)原形水輪機(jī)的參數(shù)(相應(yīng)工況相應(yīng)工況)。 三、水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速三、水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速v定義：同一輪系水輪機(jī)，當(dāng)定義：同一輪系水輪機(jī)，當(dāng)工作水頭工作水頭H=1m，出力出力N=1kW時時，所具有的轉(zhuǎn)速。，所具有的轉(zhuǎn)速。HnDn11).(4/5kWmHNnns2

9、/3211HDNN 比轉(zhuǎn)速工程意義比轉(zhuǎn)速工程意義v表示水輪機(jī)特征的綜合參數(shù)表示水輪機(jī)特征的綜合參數(shù)(與與D1無關(guān)無關(guān))，能，能綜合反映參數(shù)綜合反映參數(shù)n、H、 N之間的關(guān)系，代表之間的關(guān)系，代表了了水輪機(jī)的輪系特征水輪機(jī)的輪系特征。vns隨工況變化，隨工況變化，用用最優(yōu)比轉(zhuǎn)速最優(yōu)比轉(zhuǎn)速，限制工況下，限制工況下的比轉(zhuǎn)速比較不同輪系水輪機(jī)性能，的比轉(zhuǎn)速比較不同輪系水輪機(jī)性能，v比轉(zhuǎn)速用來表示水輪機(jī)的型號，還用來劃分比轉(zhuǎn)速用來表示水輪機(jī)的型號，還用來劃分水輪機(jī)的類型。水輪機(jī)的類型。v各種類型的水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速大致范圍：各種類型的水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速大致范圍：貫流式：ns=600-1000 高 高水頭小流量軸流式

10、：ns=200-850 高斜流式：ns=150-350 中 中水頭小流量 混流式：ns=50-300 中水斗式：ns=10-70 低 低水頭大流量不同比轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)輪形狀不同比轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)輪形狀討論：討論：v相似水輪機(jī)，工況相似，相似水輪機(jī)，工況相似，ns相同。不同的相同。不同的ns ，反，反映不同輪系水輪機(jī)特征。映不同輪系水輪機(jī)特征。v當(dāng)當(dāng)H一定時：一定時： ns Nn。機(jī)組尺寸縮小，投。機(jī)組尺寸縮小，投資減少，因此資減少，因此提高比轉(zhuǎn)速可以降低造價提高比轉(zhuǎn)速可以降低造價。v當(dāng)當(dāng)H和和N一定時，一定時，ns越高，空蝕系數(shù)越大越高，空蝕系數(shù)越大，需要增，需要增加廠房開挖。加廠房開挖。v比轉(zhuǎn)速增加，單位

11、流量增加，比轉(zhuǎn)速增加，單位流量增加，b0/D1增大，葉片數(shù)增大，葉片數(shù)目減少。目減少。第三節(jié)第三節(jié) 水輪機(jī)的效率換算與單位參數(shù)修正水輪機(jī)的效率換算與單位參數(shù)修正 一、為什么效率換算一、為什么效率換算1. 單位參數(shù)公式假定在相似工況下，單位參數(shù)公式假定在相似工況下，=M，2.實(shí)際上實(shí)際上M(約約2%7%)。原因：原、模型不能做到完全相似原因：原、模型不能做到完全相似容積效率容積效率：縫隙：縫隙機(jī)械效率；機(jī)械效率；部件之間的摩擦部件之間的摩擦水力效率：粗糙度，水流粘滯力，流場水力效率：粗糙度，水流粘滯力，流場 （沿程損失沿程損失，局部損失），局部損失）第三節(jié)第三節(jié) 水輪機(jī)的效率換算與單位參數(shù)修正水

12、輪機(jī)的效率換算與單位參數(shù)修正 二、水輪機(jī)效率換算經(jīng)驗(yàn)公式二、水輪機(jī)效率換算經(jīng)驗(yàn)公式 1、最優(yōu)工況下的效率修正、最優(yōu)工況下的效率修正 1963年國際電工委員會推薦的公式：年國際電工委員會推薦的公式： 混流：混流： 軸流：軸流： 511maxmax)1(1DDMM)()( 7 . 03 . 0)1 (110/15/111maxmaxHHDDMMM4-334-342、一般工況、一般工況vHL、ZD：vZZ ： MmaxmaxMmaxmaxMMmaxMmax1%3%2%5%大中型水輪機(jī)，中小型水輪機(jī)，maxMmaxv三、單位參數(shù)的修正三、單位參數(shù)的修正1MM1MMhhnDHnDHm ax1010 MM

13、 m axnn2M12M1MMMVhVhQDHQDHmax1010MMmaxQQ僅考慮水力損失，僅考慮水力損失，=s ，令，令D1=lm、H=1m、D1m=lm、Hm=1m， 轉(zhuǎn)速相似率轉(zhuǎn)速相似率流量相似率流量相似率最優(yōu)工況的修正最優(yōu)工況的修正三、單位參數(shù)的修正三、單位參數(shù)的修正v 最優(yōu)工況時：最優(yōu)工況時： v其他工況時：其他工況時： maxmax1010MMQQmaxmax1010MMnn111QQQM111nnnM在工程實(shí)踐中，當(dāng)在工程實(shí)踐中，當(dāng) 時，單位轉(zhuǎn)速不必修正時，單位轉(zhuǎn)速不必修正單位流量修正值與單位流量的比值較小，一般可不修正單位流量修正值與單位流量的比值較小，一般可不修正 110

14、M0.03nnm ax11010M10MMm ax(1)n nnn m ax11010M10MMm ax(1)Q QQQ 第四節(jié)第四節(jié) 水輪機(jī)的主要綜合特性曲線水輪機(jī)的主要綜合特性曲線一、水輪機(jī)模型試驗(yàn)簡介一、水輪機(jī)模型試驗(yàn)簡介v任務(wù)：任務(wù)：v1）研究水輪機(jī)在研究水輪機(jī)在各種工況下各種工況下的能量特性、空的能量特性、空蝕特性等（繪制主要綜合特性曲線）；蝕特性等（繪制主要綜合特性曲線）；v2）為確定水輪機(jī)的受力特性、飛逸特性以為確定水輪機(jī)的受力特性、飛逸特性以及穩(wěn)定特性提供依據(jù)。及穩(wěn)定特性提供依據(jù)。類型類型：根據(jù)研究問題精度不同，可分為：根據(jù)研究問題精度不同，可分為：（1 1）定性試驗(yàn)（）定性試

15、驗(yàn)（比較性試驗(yàn)比較性試驗(yàn) ）：）：模型轉(zhuǎn)輪性能的比較和篩選模型轉(zhuǎn)輪性能的比較和篩選 （2 2）定量試驗(yàn)（保證性試驗(yàn)）定量試驗(yàn)（保證性試驗(yàn) ）：獲得該系列模型）：獲得該系列模型機(jī)的各種性能參數(shù)和指標(biāo)機(jī)的各種性能參數(shù)和指標(biāo) 。v按用途分為：按用途分為：(1)(1)能量試驗(yàn)?zāi)芰吭囼?yàn)：確定模型水輪機(jī)的運(yùn)行效率確定模型水輪機(jī)的運(yùn)行效率。(2)(2)空蝕試驗(yàn)：確定水輪機(jī)抗空蝕特性?？瘴g試驗(yàn)：確定水輪機(jī)抗空蝕特性。(3)(3)飛逸特性試驗(yàn)和軸向水推力特性試驗(yàn)：主要確定飛逸特性試驗(yàn)和軸向水推力特性試驗(yàn)：主要確定水輪機(jī)的飛逸特性和軸向水推力特性。水輪機(jī)的飛逸特性和軸向水推力特性。(4)(4)泥沙磨損試驗(yàn)。確定水

16、輪機(jī)的泥沙磨損特性。泥沙磨損試驗(yàn)。確定水輪機(jī)的泥沙磨損特性。反擊式水輪機(jī)能量試驗(yàn)臺 1-壓力水箱；壓力水箱；2、11-靜水柵；靜水柵；3、10-溢流板；溢流板；4-標(biāo)尺；標(biāo)尺；5-測功器；測功器；6-引水管；引水管；7-模型水輪機(jī)；模型水輪機(jī)；8-尾水管；尾水管；9-尾水槽；尾水槽；12-浮筒水位計；浮筒水位計；13-測流堰板；測流堰板；14-回水槽；回水槽；15-循環(huán)水泵循環(huán)水泵MMMMMMM30PMnQ HQ H01a0a02aMHMnMQ1Q1nMP導(dǎo)葉導(dǎo)葉開開度度工況工況點(diǎn)點(diǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)水水頭頭轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速軸功軸功率率流量流量單位單位流流量量單位轉(zhuǎn)單位轉(zhuǎn)速速效效率率（mmmm）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)序號序號

17、（m m）(r/mi(r/min)n)(kW)(kW)(m(m3 3/s)/s)(m(m3 3/s)/s)(r/min)(r/min)(%)(%)1 12 23 31 12 23 3MMMMMMM30PMnQ HQ H綜合：多參數(shù)之間的關(guān)系曲線。綜合：多參數(shù)之間的關(guān)系曲線。橫坐標(biāo)：橫坐標(biāo)： Q1縱坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：n1 繪制繪制： (1) 等開度等開度a0線線 (2) 等效率等效率線線 (3) 等汽蝕系數(shù)等汽蝕系數(shù)線線 (4) 5%出力限制線出力限制線二、水輪機(jī)的主要（二、水輪機(jī)的主要（模型模型）綜合特性曲線）綜合特性曲線混流式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線混流式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線 (1) 等開度

18、等開度a0線線 (2) 等效率等效率線線 (3) 等汽蝕系數(shù)等汽蝕系數(shù)線線 (4) 5%出力限制線出力限制線混流式水輪機(jī)等效率線的繪制（a）等開度和等效率線；（b）輔助線軸流定漿式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線軸流定漿式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線高效率區(qū)狹窄，隨流量變化敏感高效率區(qū)狹窄，隨流量變化敏感軸流定漿式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線軸流定漿式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線ZZ440模型綜合曲線模型綜合曲線軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線的模型綜合特性曲線 (1) 等開度等開度a0線線 (2) 等效率等效率線線 (3) 等汽蝕系數(shù)等汽蝕系數(shù)線線 （4）等轉(zhuǎn)角線）等轉(zhuǎn)角線 沒有出力限制線沒有

19、出力限制線 受空蝕條件限制受空蝕條件限制沖擊式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線沖擊式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線 (1) 等開度等開度a0線線 (2) 等效率等效率線線沒有等汽蝕系數(shù)沒有等汽蝕系數(shù)線線 沒有出力限制線沒有出力限制線 已知：已知：H、N的范圍的范圍目標(biāo)：目標(biāo)：臺數(shù)、型號臺數(shù)、型號，使水電站，使水電站充分利用水能，安充分利用水能，安全可靠運(yùn)行。全可靠運(yùn)行。 一、水輪機(jī)選型設(shè)計的內(nèi)容一、水輪機(jī)選型設(shè)計的內(nèi)容1. 確定確定機(jī)組臺數(shù)機(jī)組臺數(shù)及及單機(jī)容量單機(jī)容量2. 選擇水輪選擇水輪機(jī)型式（型號）機(jī)型式（型號）及及裝置方式裝置方式3. 確定水輪機(jī)確定水輪機(jī)參數(shù)參數(shù)D1、n、Hs、Za；Z0、d04.

20、繪制繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線 (第六節(jié)第六節(jié))5. 確定確定蝸殼、尾水管蝸殼、尾水管的形式及其尺寸，估算水輪機(jī)的形式及其尺寸，估算水輪機(jī)的重量和價格。的重量和價格。 (第七節(jié)、第八節(jié)第七節(jié)、第八節(jié))第五節(jié)第五節(jié) 水輪機(jī)的選擇（選型設(shè)計）水輪機(jī)的選擇（選型設(shè)計）6. 調(diào)速器及油壓裝置選擇調(diào)速器及油壓裝置選擇 （第五章）（第五章）7. 根據(jù)選定的水輪機(jī)根據(jù)選定的水輪機(jī)型式和參數(shù)型式和參數(shù)，結(jié)合水輪機(jī)在，結(jié)合水輪機(jī)在結(jié)構(gòu)上、材料、運(yùn)行等方面的要求，擬定并向結(jié)構(gòu)上、材料、運(yùn)行等方面的要求，擬定并向廠家提出廠家提出制造任務(wù)書制造任務(wù)書，最終雙方，最終雙方共同共同商定機(jī)組商定機(jī)組的

21、技術(shù)條件，作為進(jìn)一步設(shè)計的依據(jù)。的技術(shù)條件，作為進(jìn)一步設(shè)計的依據(jù)。 二、水輪機(jī)選型設(shè)計的基本要求二、水輪機(jī)選型設(shè)計的基本要求1. 有較好的能量特性，有較好的能量特性，Hr-Nr在額定水頭下能保在額定水頭下能保證發(fā)出額定出力，額定水頭以下的機(jī)組受阻容量證發(fā)出額定出力，額定水頭以下的機(jī)組受阻容量小，水電站全廠機(jī)組平均效率高。小，水電站全廠機(jī)組平均效率高。2. 有良好的抗空蝕和抗磨損性能，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠有良好的抗空蝕和抗磨損性能，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠靈活。靈活。3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于安裝、操作、檢修與維護(hù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于安裝、操作、檢修與維護(hù)、運(yùn)輸。運(yùn)輸。4. 選擇生產(chǎn)實(shí)力強(qiáng)、制造技術(shù)水平高、合作信

22、譽(yù)好選擇生產(chǎn)實(shí)力強(qiáng)、制造技術(shù)水平高、合作信譽(yù)好的制造廠商。的制造廠商。5. 考慮適度合理的經(jīng)濟(jì)節(jié)省原則?？紤]適度合理的經(jīng)濟(jì)節(jié)省原則。1.樞紐資料：（樞紐資料：（1）河流總體規(guī)劃：梯級開發(fā)方案、水河流總體規(guī)劃：梯級開發(fā)方案、水庫的調(diào)節(jié)性能庫的調(diào)節(jié)性能 （2）水電站：樞紐布置方案、電站總）水電站：樞紐布置方案、電站總裝機(jī)容量（裝機(jī)容量（3）地形、地質(zhì)、水質(zhì)、泥沙情況（）地形、地質(zhì)、水質(zhì)、泥沙情況（4）水）水文資料：文資料： 特征流量及特征水頭、下游水位流量關(guān)系曲特征流量及特征水頭、下游水位流量關(guān)系曲線。線。2.電力系統(tǒng)資料：系統(tǒng)負(fù)荷構(gòu)成，水電站的作用及運(yùn)行電力系統(tǒng)資料：系統(tǒng)負(fù)荷構(gòu)成，水電站的作用及

23、運(yùn)行方式等。方式等。 3.水輪機(jī)產(chǎn)品技術(shù)資料：系列型譜、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品目水輪機(jī)產(chǎn)品技術(shù)資料：系列型譜、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品目錄、模型綜合特性曲線。錄、模型綜合特性曲線。4.運(yùn)輸、安裝技術(shù)條件運(yùn)輸、安裝技術(shù)條件5.其他其他三、所需要的有關(guān)資料三、所需要的有關(guān)資料四、機(jī)組臺數(shù)及單機(jī)容量的選擇四、機(jī)組臺數(shù)及單機(jī)容量的選擇 實(shí)質(zhì)：方案經(jīng)濟(jì)比較，與選型、參數(shù)選擇交叉進(jìn)行1. 機(jī)組臺數(shù)與電站投資的關(guān)系機(jī)組臺數(shù)與電站投資的關(guān)系臺數(shù)多臺數(shù)多單位千瓦（耗材多、制造量大）投資單位千瓦（耗材多、制造量大）投資閥門、調(diào)速、管道、閥門、調(diào)速、管道、輻設(shè)、電氣等增加輻設(shè)、電氣等增加廠房尺寸增加。廠房尺寸增加。 一般選用較大的一

24、般選用較大的N單單2 、機(jī)組臺數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造的關(guān)系、機(jī)組臺數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造的關(guān)系臺數(shù)多臺數(shù)多N單單尺寸（尺寸（D1）?。┬≈圃爝\(yùn)輸制造運(yùn)輸容易容易（相反，大機(jī)組制造困難）（相反，大機(jī)組制造困難） 三峽三峽(9.8m,700MW)、水布埡、小灣、龍灘、向家壩、溪洛渡、錦屏二級、水布埡、小灣、龍灘、向家壩、溪洛渡、錦屏二級 3 3、機(jī)組臺數(shù)與運(yùn)行效率的關(guān)系、機(jī)組臺數(shù)與運(yùn)行效率的關(guān)系單臺機(jī)組：？單臺機(jī)組：？ 整個電站：臺數(shù)多整個電站：臺數(shù)多負(fù)荷分配靈活負(fù)荷分配靈活平均效率平均效率擔(dān)任基荷：可用較少的臺數(shù)，在較長時間內(nèi)以最優(yōu)擔(dān)任基荷：可用較少的臺數(shù)，在較長時間內(nèi)以最優(yōu)工況運(yùn)行，平均效率比較高。工況運(yùn)

25、行，平均效率比較高。擔(dān)任峰荷：應(yīng)選用較多的臺數(shù)，以增加其運(yùn)行靈活擔(dān)任峰荷：應(yīng)選用較多的臺數(shù)，以增加其運(yùn)行靈活性，提高整體運(yùn)行效率。性，提高整體運(yùn)行效率。軸流定漿式：選用較多臺數(shù)軸流定漿式：選用較多臺數(shù)軸流轉(zhuǎn)漿式和水斗式：選用較少臺數(shù)。軸流轉(zhuǎn)漿式和水斗式：選用較少臺數(shù)。 4 4、機(jī)組臺數(shù)與電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系、機(jī)組臺數(shù)與電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系v臺數(shù)多，運(yùn)行靈活，事故影響小，事故幾率增臺數(shù)多，運(yùn)行靈活，事故影響小，事故幾率增加，管理人員增加、運(yùn)行費(fèi)提高加，管理人員增加、運(yùn)行費(fèi)提高5. 5. 臺數(shù)與電氣主接線的關(guān)系臺數(shù)與電氣主接線的關(guān)系v擴(kuò)大單元接線：機(jī)組宜選偶數(shù)臺數(shù)。擴(kuò)大單元接線：機(jī)組宜選偶數(shù)臺

26、數(shù)。v采用單元接線：不受奇偶臺數(shù)限制采用單元接線：不受奇偶臺數(shù)限制v總之總之，v一般應(yīng)采用較大的一般應(yīng)采用較大的N N單單，較少的臺數(shù)，但一般至少，較少的臺數(shù)，但一般至少應(yīng)選應(yīng)選2 2臺臺v中型電站一般中型電站一般4646臺，大型電站一般臺，大型電站一般6868臺臺v葛洲壩共葛洲壩共2121臺，裝機(jī)臺，裝機(jī)2715MW2715MW，v三峽三峽2626700700，共裝機(jī)，共裝機(jī)18200MW18200MW（壩后廠房壩后廠房），），6 6臺臺右岸地下廠房右岸地下廠房 。 五五 水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列1、水輪機(jī)的系列型譜、水輪機(jī)的系列型譜v我國我國1974年編制了反擊式水輪機(jī)暫行系列型譜

27、年編制了反擊式水輪機(jī)暫行系列型譜大中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪參數(shù)大中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪參數(shù)適用水適用水頭頭轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪型號型號轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪葉片葉片數(shù)數(shù) Z1Z1輪轂輪轂比比 導(dǎo)葉相導(dǎo)葉相對高度對高度最優(yōu)單最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速位轉(zhuǎn)速推薦使推薦使用的單用的單位最大位最大流量流量模型空化系模型空化系數(shù)數(shù)3 38 8ZZ600ZZ6004 40.330.330.4380.438142142200020000.70.710102222ZZ560ZZ5604 40.400.400.400.40130130200020000.590.590.770.7715152626ZZ460ZZ4605 50.500.500.3820.38

28、2116116175017500.60.620203636ZZ440ZZ4406 60.500.500.3750.375115115165016500.380.380.650.6530303535ZZ360ZZ3608 80.550.550.3500.350107107130013000.230.230.400.40(m)H1/gd D01/bD10(r/min)n1(L /s)Q M(m )H01/bD10(r /min)n1(L/s)Q M適用水頭適用水頭轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪型號型號導(dǎo)葉相對導(dǎo)葉相對高度高度最優(yōu)單位轉(zhuǎn)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速速推薦使用的推薦使用的單位最大流單位最大流量量模型空化系數(shù)模型空化系數(shù)30

29、30HL310HL3100.3910.39188.388.3140014000.3600.360* *25254545HL240HL2400.3650.36572.072.0124012400.2000.20035356565HL230HL2300.1350.13571.071.0111011100.1700.170* *50508585HL220HL2200.2500.25070.070.0115011500.1330.1339090125125HL200HL2000.2000.20068.068.09609600.1000.1009090125125HL180HL1800.2000.200

30、67.067.08608600.0850.085110110150150HL160HL1600.2240.22467.067.06706700.0650.065140140200200HL110HL1100.1180.11861.561.53803800.0550.055* *180180250250HL120HL1200.1200.12062.562.53803800.0600.060230230320320HL100HL1000.1000.10061.561.52802800.0450.045大中型混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪參數(shù)大中型混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪參數(shù)2、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑

31、系列(cm)253035(40)42506071(80)841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000說明：括號內(nèi)的數(shù)字表示僅適用于軸流式水輪機(jī)。說明：括號內(nèi)的數(shù)字表示僅適用于軸流式水輪機(jī)。3、水輪發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速、水輪發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速磁極對數(shù)磁極對數(shù)345789101214同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1000750600428.6375333.3300250214.3磁極對數(shù)磁極對數(shù)161820222426283032同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n187.5166.7150136.4125115.41

32、07.110093.8磁極對數(shù)磁極對數(shù)3436384042444850同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n88.283.3797571.468.262.5604、水輪機(jī)系列應(yīng)用范圍圖、水輪機(jī)系列應(yīng)用范圍圖中小型水輪機(jī)應(yīng)用范圍圖中小型水輪機(jī)應(yīng)用范圍圖五、水輪機(jī)型號及主要參數(shù)的確定五、水輪機(jī)型號及主要參數(shù)的確定 依據(jù)：依據(jù)：N單單，特征水頭，特征水頭(Hmax、Hmin、Hav、Hr) 1、 根據(jù)水輪機(jī)系列型譜選擇根據(jù)水輪機(jī)系列型譜選擇查系列型譜查系列型譜 水輪機(jī)型號。水輪機(jī)型號。模型綜合特性曲線模型綜合特性曲線 主要參數(shù)主要參數(shù) （下一問題下一問題） 如果兩種以上型號適用，應(yīng)進(jìn)行如果兩種以上型號適用，應(yīng)進(jìn)行方案比

33、較方案比較。受標(biāo)準(zhǔn)系列的限制有時難以獲得最優(yōu)設(shè)計效果。受標(biāo)準(zhǔn)系列的限制有時難以獲得最優(yōu)設(shè)計效果。適用：大中型水電站適用：大中型水電站2 2、專題研究法、專題研究法特別重要或大型水電站，需進(jìn)行專門研究，所需特別重要或大型水電站，需進(jìn)行專門研究，所需時間和費(fèi)用高。時間和費(fèi)用高。3 3、查系列范圍圖法、查系列范圍圖法 水頭范圍和單機(jī)出力水頭范圍和單機(jī)出力 型號、轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速及吸出高度。型號、轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速及吸出高度。適用適用:中小型中小型，或電站規(guī)劃、任務(wù)書和可行性研究階段，或電站規(guī)劃、任務(wù)書和可行性研究階段ZZ440系列水輪機(jī)應(yīng)用范圍系列水輪機(jī)應(yīng)用范圍4 4、采用套用機(jī)組、采用套用機(jī)組特征水頭、

34、特征水頭、N N單單，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相近時，優(yōu)先套用已用機(jī)組，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相近時，優(yōu)先套用已用機(jī)組適用：適用：小型的選型設(shè)計，大中型的小型的選型設(shè)計，大中型的初步初步選型選型 5 5、直接查產(chǎn)品樣本、直接查產(chǎn)品樣本 直接查設(shè)備廠家的產(chǎn)品樣本，適用于小型電站。直接查設(shè)備廠家的產(chǎn)品樣本，適用于小型電站。6 6、統(tǒng)計分析法、統(tǒng)計分析法對大量已建水電站的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，建立水輪機(jī)各對大量已建水電站的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，建立水輪機(jī)各參數(shù)之間的統(tǒng)計關(guān)系，再根據(jù)本電站的參數(shù)選擇。參數(shù)之間的統(tǒng)計關(guān)系，再根據(jù)本電站的參數(shù)選擇。七、反擊式水輪機(jī)主要參數(shù)的確定（七、反擊式水輪機(jī)主要參數(shù)的確定（模型綜合特性曲線）模型綜合特性曲

35、線）反擊式主要參數(shù)：反擊式主要參數(shù)： 轉(zhuǎn)輪直徑轉(zhuǎn)輪直徑D1，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n、吸出高、吸出高Hs。 D1、n應(yīng)該滿足：在應(yīng)該滿足：在Hr下，發(fā)出下，發(fā)出Nr；在；在Hav時，時，最高。最高。 吸出高吸出高Hs應(yīng)滿足：防止水輪機(jī)空蝕，開挖深度合理應(yīng)滿足：防止水輪機(jī)空蝕，開挖深度合理。 沖擊式：沖擊式：轉(zhuǎn)輪直徑轉(zhuǎn)輪直徑D1，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n ，噴嘴數(shù)，噴嘴數(shù)Z0、射流直徑、射流直徑d0，水水斗數(shù)斗數(shù)Z1等等方法：方法：1、D1的確定（的確定（額定水頭發(fā)出額定出力額定水頭發(fā)出額定出力）rrrHHDQN21181. 92/31181. 9rrHQND9.81rrrPQ H121rrQQDH 額定出力：額定出力

36、：查轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列，選用相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑： (1) Nr(水輪機(jī)額定出力水輪機(jī)額定出力) Nr= Nf /f (2) 用用 H=Hr計算。計算。(3)：原型水輪機(jī)的效率（在限制工況下），：原型水輪機(jī)的效率（在限制工況下），一般先取一般先取=M+ (=23%)，求得，求得D1后再修正。后再修正。與假定相近，與假定相近，D1正確；否則，重新計算正確；否則，重新計算。2/31181.9rrHQND(4) Q1 : 在在N= Nr時，取限制工況下的時，取限制工況下的Q1和和M混流式混流式: 最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)，出力限制線交點(diǎn)，軸流軸流式式: 限制工況由空蝕條件決定，為

37、防止開挖過大，常采限制工況由空蝕條件決定，為防止開挖過大，常采用限制水輪機(jī)吸出高度用限制水輪機(jī)吸出高度HS反推反推Q1 和和z 。 裝置空蝕系數(shù)。裝置空蝕系數(shù)。 最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速與空蝕系數(shù)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速與空蝕系數(shù)交點(diǎn)交點(diǎn)HHsz900102、的修正計算的修正計算 查查綜合特性曲線綜合特性曲線得出得出Mmax，換算換算max： =max-Mmax-1-2 1=1%2%(表示工藝水平表示工藝水平)，2=1%3%(表示異形部件，即表示異形部件，即原型水輪機(jī)和模型水輪機(jī)的蝸殼和尾水管不一樣原型水輪機(jī)和模型水輪機(jī)的蝸殼和尾水管不一樣) 如如=M+，與假定出入太大，應(yīng)重新計算。，與假定出入太大，應(yīng)重新計算。 5

38、11maxmax)1 (1DDMM3 3、轉(zhuǎn)速的選擇、轉(zhuǎn)速的選擇n n1 1 用用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n n1010 ， n n1010=n n 10M10M+ +n n1 1,水頭水頭H=HH=Ha a。選發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速選發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相近而偏大相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速。的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速。11011DHnnDHnna4 4、工作范圍的驗(yàn)算、工作范圍的驗(yàn)算在模型綜合特性曲線上繪出水輪機(jī)的工作范圍，檢驗(yàn)是否在模型綜合特性曲線上繪出水輪機(jī)的工作范圍，檢驗(yàn)是否包括了高效率區(qū)包括了高效率區(qū)1 1）按水輪機(jī)的按水輪機(jī)的額定水頭額定水頭和選定的直徑計算水輪機(jī)以和選定的直徑計算水輪機(jī)以額定額定出力出力工作時的最大

39、單位流量工作時的最大單位流量Q Q1max1max，2 2）按最大水頭，最小水頭以及選定的直徑、轉(zhuǎn)速，分別）按最大水頭，最小水頭以及選定的直徑、轉(zhuǎn)速，分別計算出最小和最大單位轉(zhuǎn)速和。計算出最小和最大單位轉(zhuǎn)速和。在綜合特性曲線上以在綜合特性曲線上以Q Q 1max1max、n n 1min1min和和n n 1max1max作直線，此范圍作直線，此范圍即為水輪機(jī)的相似工作范圍即為水輪機(jī)的相似工作范圍 HDQQ2119.81NQH11n DnH 5 5、H HS S的計算的計算 采用水輪機(jī)額定水頭發(fā)出額定出力工況的參數(shù)采用水輪機(jī)額定水頭發(fā)出額定出力工況的參數(shù) 水輪機(jī)方案確定后，根據(jù)水輪機(jī)運(yùn)行條件、

40、水電站的開水輪機(jī)方案確定后，根據(jù)水輪機(jī)運(yùn)行條件、水電站的開挖情況等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。挖情況等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。 11n DnH 10()900srHHHDQQ211方案比較分析方案比較分析 (m)H10(r/min)n10(L/s)QMmax(%)(m)H1(m)D(r / m in)nm ax(% )3(m /s)Q( m)sH推薦使用的水頭范圍推薦使用的水頭范圍序號序號項目項目HL240HL240ZZ440ZZ4401 1模型轉(zhuǎn)模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)輪參數(shù)25254545202036362 2最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速72721151153 3最優(yōu)單位流量最優(yōu)單位流量11001100800

41、8004 4最高效率最高效率929289895 5空化系數(shù)空化系數(shù)0.1950.1950.420.426 6原型水原型水輪機(jī)參輪機(jī)參數(shù)數(shù)工作水頭范圍工作水頭范圍24.7224.7235.8735.8724.7224.7235.8735.877 7轉(zhuǎn)輪直徑轉(zhuǎn)輪直徑3.33.33.33.38 8轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速125125214.3214.39 9最高效率最高效率94.694.691.691.61010額定出力額定出力 N N（KWKW）177501775017750177501111最大引用流量最大引用流量69.0169.0170.9370.931212吸出高度吸出高度3.273.27-3.14-3.1

42、4？第六節(jié)第六節(jié) 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制模型綜合特性曲線模型綜合特性曲線運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線對象對象模型水輪機(jī)模型水輪機(jī)原型水輪機(jī)原型水輪機(jī)坐標(biāo)坐標(biāo)（Q Q1 1 , , n n1 1 ）（N, HN, H）組成組成等開度等開度a0a0線線等效率等效率線線等汽蝕系數(shù)等汽蝕系數(shù)線線5%5%出力限制線出力限制線等轉(zhuǎn)角線（等轉(zhuǎn)角線（ZZZZ）等效率等效率線線等吸出高度等吸出高度HsHs線線發(fā)電機(jī)出力限制線發(fā)電機(jī)出力限制線 + +水輪機(jī)出力限制線水輪機(jī)出力限制線等轉(zhuǎn)角線（等轉(zhuǎn)角線（ZZZZ）反映內(nèi)容反映內(nèi)容同輪系水輪機(jī)特性同輪系水輪機(jī)特性某一原型水輪機(jī)特性某一原型

43、水輪機(jī)特性繪制依據(jù)繪制依據(jù)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)模型綜合特性曲線模型綜合特性曲線相似理論相似理論用途用途產(chǎn)品研發(fā)、制造、選型產(chǎn)品研發(fā)、制造、選型設(shè)計、運(yùn)行設(shè)計、運(yùn)行HL式水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線式水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線等效率線等效率線等吸出等吸出高度線高度線發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)水輪機(jī)出力限制線水輪機(jī)出力限制線ZZ600-LH-330水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線等效率等效率線線等吸出高度等吸出高度Hs線線發(fā)電機(jī)出力限制線發(fā)電機(jī)出力限制線 +水輪機(jī)出力限制線水輪機(jī)出力限制線等轉(zhuǎn)角線（等轉(zhuǎn)角線（ZZ）1. 等效率線等效率線=f(H,N)準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備工作：效率：效率：單位轉(zhuǎn)速：單位轉(zhuǎn)速：單位流量：單

44、位流量：出力：出力：9.81NQHM 11M111nDnnnnH11n DnH 121QQDH maxMmaxmax11010M10MMmax(1)nnnnmax11010M10MMmax(1)QQQQN=9.81D12H3/2Q1511maxmax)1 (1DDMMH HmaxmaxH Hr rH HH Hminmin= =N=9.81DN=9.81D1 12 2H H3/23/2QQ1 1= =N=9.81DN=9.81D1 12 2H H3/23/2QQ1 1= =N=9.81DN=9.81D1 12 2H H3/23/2QQ1 1= =N=9.81DN=9.81D1 12 2H H3/

45、23/2QQ1 1M MQQN NM MQQ1 1N NM MQQ1 1N NM MQQ1 1N N8787878788888888898989895%出力限制線88.588.59090等效率曲線計算表等效率曲線計算表111nHnDnM111nHnDnM111nHnDnM111nHnDnM511maxmax)1(1DDMM做水平線做水平線取多個水頭取多個水頭修正修正計算計算N繪制輔助曲線繪制輔助曲線()fP 效率特性曲線對應(yīng)到（對應(yīng)到（H,N）坐標(biāo)中）坐標(biāo)中頂點(diǎn)的繪制頂點(diǎn)的繪制步驟：步驟：v1. 1. 取多個水頭取多個水頭v2.2.計算單位轉(zhuǎn)速計算單位轉(zhuǎn)速n n1 1，并修正到模型，并修正到模

46、型n n1m1mv3. 3. 做單位轉(zhuǎn)速做單位轉(zhuǎn)速n n1m1m水平線與效率曲線相交，記水平線與效率曲線相交，記錄交點(diǎn)數(shù)據(jù)錄交點(diǎn)數(shù)據(jù)(m m，Q1) ，修正，修正Q1、 ，計算，計算N Nv4. 4. 做不同水頭做不同水頭效率效率- -出力出力輔助曲線輔助曲線v5.5.對應(yīng)到水頭對應(yīng)到水頭- -出力坐標(biāo)系中，成為等效率曲線出力坐標(biāo)系中，成為等效率曲線(1)(1)發(fā)電機(jī)額定出力限制線。發(fā)電機(jī)額定出力限制線。當(dāng)當(dāng)HHr時，水輪機(jī)限制時，水輪機(jī)限制Nr內(nèi)；內(nèi)；出力限制線是過點(diǎn)出力限制線是過點(diǎn)A（Nr ，Hr） 的垂直線。的垂直線。2.出力限制線的繪制出力限制線的繪制（2）水輪機(jī)出力限制線）水輪機(jī)出力

47、限制線當(dāng)當(dāng)HHr時，水輪機(jī)出力受發(fā)時，水輪機(jī)出力受發(fā)電機(jī)額定出力的限制，為垂直線。當(dāng)電機(jī)額定出力的限制，為垂直線。當(dāng)H40m時，可用鋼板襯砌防滲。時，可用鋼板襯砌防滲。適用：低水頭大流量電站適用：低水頭大流量電站 圖2-3 混凝土蝸殼包角：0=180270，一般取180，有時0=135包角：從鼻端到蝸殼進(jìn)口斷面之間的中心角包角：從鼻端到蝸殼進(jìn)口斷面之間的中心角0斷面：梯形混凝土蝸殼錐管段施工混凝土蝸殼錐管段施工2、金屬蝸殼：斷面：圓形。包角：345適用： H40m。中高水頭電站。v（1 1）鋼板焊接：）鋼板焊接：H=40200mH=40200m，鋼板拼裝焊接。，鋼板拼裝焊接。v（2）鑄鋼蝸殼：

48、H200m時，鋼板太厚，不易焊接，與座環(huán)一起鑄造而成的鑄鋼蝸殼，其運(yùn)輸困難。（鑄焊和鑄造） 金屬蝸殼施工中金屬蝸殼施工中蝸殼管節(jié)吊裝中蝸殼管節(jié)吊裝中金屬蝸殼金屬蝸殼與與混凝土蝸殼混凝土蝸殼比較比較 水頭水頭類型類型適用適用備注備注金屬蝸殼金屬蝸殼H40m按按制制造造方方法法焊接焊接尺寸較大，尺寸較大，中、低水頭中、低水頭混流式水輪混流式水輪機(jī)機(jī)鑄造蝸殼剛鑄造蝸殼剛度大，可作度大，可作為水輪機(jī)的為水輪機(jī)的支承點(diǎn)，一支承點(diǎn)，一般不全埋入般不全埋入混凝土；焊混凝土；焊接蝸殼剛度接蝸殼剛度小，常埋入小，常埋入混凝土混凝土鑄焊鑄焊D13m高高水頭混流式水頭混流式水輪機(jī)水輪機(jī)鑄造鑄造混凝土蝸殼混凝土蝸殼H

49、n，=2030，=1020 (b-n)/a=1.21.7 。特點(diǎn)：特點(diǎn)：可以降低水輪機(jī)層的地面高程，縮短主軸長度可以降低水輪機(jī)層的地面高程，縮短主軸長度, ,接力器布置接力器布置方便。方便。(iii) mn，=2030，=2035。(b-m)/a=1.21.7特點(diǎn)：特點(diǎn)：提高水輪機(jī)層的地面高程，主軸長度加大提高水輪機(jī)層的地面高程，主軸長度加大, , 對于蝸殼下面布置泄水底孔的溢流式廠房較適用。對于蝸殼下面布置泄水底孔的溢流式廠房較適用。(iv) n=0：平頂蝸殼，b/a=1.51.7，=1015優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（：（1）接力器布置方便；接力器布置方便； （2）減小下部塊體混凝土；）減小下部塊體混凝土

50、； （3）降低水輪機(jī)層的地面高程，縮短主軸長度；降低水輪機(jī)層的地面高程，縮短主軸長度； （4 4）水流條件不太好。水流條件不太好。問題問題; ;(1)(1)金屬蝸殼斷面做成方形、梯形，可以嗎？金屬蝸殼斷面做成方形、梯形，可以嗎？（2 2）混凝土蝸殼斷面做成圓形、方形怎么樣？）混凝土蝸殼斷面做成圓形、方形怎么樣？3、蝸殼進(jìn)口平均流速：進(jìn)口斷面流量：進(jìn)口斷面流量：0max360QQcQmax水輪機(jī)的最大引用流量。VC=QC/FC三、蝸殼的水力計算及外輪廓尺寸確定目的：確定蝸殼各中間斷面的尺寸，繪單線圖：確定蝸殼各中間斷面的尺寸，繪單線圖0圖2-3 混凝土蝸殼怎么求怎么求?A =Q/V1. 蝸殼斷面

51、流量蝸殼斷面流量進(jìn)口斷面：進(jìn)口斷面：任意斷面：任意斷面：QmaxQmax0max0360cQQm ax0360iiQQ2. 斷面平均流速進(jìn)口平均流速：VcFchw；VcFchw；crvKH1- 1960年前國內(nèi)產(chǎn)品的統(tǒng)計曲線；2- 19601970年國內(nèi)產(chǎn)品的統(tǒng)計曲線3- 推薦曲線混凝土蝸殼進(jìn)口斷面平均流速曲線 其他斷面：（1）（2）Vu=VC=Constuv rK圖2-8 蝸殼中水流運(yùn)動3、金屬蝸殼斷面尺寸(1) )蝸殼進(jìn)口斷面：蝸殼進(jìn)口斷面： ccccVQVQF00max360斷面半徑： CcVQF00maxmax360斷面外半徑： maxmax2arR斷面中心距： maxmaxaraRm

52、ax(2) 中間斷面( )imax0360QQiiciuiiVQVQF0max360CiiVQ0max360iairR2iaira流量：流量：面積：面積：斷面半徑：斷面半徑：斷面中心距：斷面中心距：斷面外半徑斷面外半徑;(3)繪制蝸殼斷面單線圖和平面單線圖繪制蝸殼斷面單線圖和平面單線圖v在蝸殼接近尾部處按等面積法修正成橢圓斷面在蝸殼接近尾部處按等面積法修正成橢圓斷面平面單線圖平面單線圖 斷面單線圖斷面單線圖其步驟為：其步驟為：(a) (a) 確定確定0 0 和和V VC C ；(c) 由I確定Fi、i、Ri。 (b) 求Fc、max、Rmax；2、 混凝土蝸殼 (半解析法)(1) 選擇蝸殼包角

53、，選擇蝸殼包角，180？(2) 選擇進(jìn)口平均流速，計算進(jìn)選擇進(jìn)口平均流速，計算進(jìn)口面積口面積(3) 假定進(jìn)口斷面形式和尺寸，假定進(jìn)口斷面形式和尺寸，a,b,m,n,，計算進(jìn)口面積，計算進(jìn)口面積F0，計算平均流速，計算平均流速vc，判斷，判斷是否合理。是否合理。cccVQF01aRra（4）假定斷面頂角連線變化規(guī)律）假定斷面頂角連線變化規(guī)律 直線：AB線: ni = k1 ai k1= n / aCD線: mi = k2 ai k2= m / atan21tan2122iiiiinmbaF(5). 繪制單線圖繪制單線圖a。設(shè)定多個中間斷面，求。設(shè)定多個中間斷面，求出相應(yīng)的外緣半徑出相應(yīng)的外緣半徑Ri、面積、包角和平均流速面積、包角和平均流速tan21tan2122iiiiinmbaF00FFiiiiiFQviaiRra根據(jù)i確定Fi、Ri及斷面尺寸，繪出平面單線圖。另一種做法另一種做法b 繪制= f (R)輔助線輔助線第八節(jié)、尾水管的型式及其主要尺寸的確定作用：排水、回收能量。：排水、回收能量。型式型式：直錐形、彎錐形、彎肘形（大中型電站）一、直錐形結(jié)構(gòu)簡單，鋼板焊接，性