水轮机特性曲线

Hammer 中的水轮机特性曲线

水轮机的水力计算需要一个流量与水头关系的 “涡轮曲线”, 在水力计算的基础上进行水锤计算,还需要一个水轮机的特性曲线,一般水轮机的特性是按比速来区分的,因此特性曲线也按比速来选择,选择比速则相当于选择了一组特性曲线见下所示:

水轮机的特性曲线, 反映了流量,水头,开度,转速,效率,功率的关系,有多种表达方式,如线性特性曲线与综合特性曲线, 各种特性曲线可以互相转换。

Hammer 使用的是水头特性曲线,及 单位流量-单位水头,单位功率-单位水头 在不同叶门开度百分比下的两组曲线,如下所示,它们的特点是接近于线性变化:

这些单位线中 Qd, Pd, Hd 是设计流量,设计功率,设计水头。

Hammer 内置特性曲线

Hammer 已经为用户内置了几组用途很广泛的特性曲线,它们覆盖的水轮机比速范围是:

Ns = 111-118 (US 25-40)

Ns = 178-214 (US 40-48)

Ns = 214-334 (US 48-75)

用户扩展特性曲线

用户可通过以下步骤,修改一个文档文件,来添加自己所需要的特性曲线

1 文件位置与文件名:

文件位置: C:\Program Files (x86)\Bentley\HAMMER\x64 (在 Hammer 的安装文件夹里)

QuadrantCurves.txt

用管理员权限打开文档文件编辑器, 然后打开这个文件就可以修改了

2 添加你的曲线数据

下面这个实例,是加了一个比速为 237 (US 66)的曲线组,格式请看旁边的说明

*** HAMMER AUXILIARY DATA FILE ***

[PUMPS]

[TURBINES] 

SPECIFIC SPEED (US/SI): 66 / 237                //以比速为标注的曲线名称

NUMGATES: 9                                                 //9 组叶门开度数据

GATE: 20.00 15                                              //叶门开度1: 20%,有15 个点

239.99 38.65 44.4                                         //第1点, 单位水头,单位流量,单位功率

220.18 36.03 38.97                                      //第2点, 单位水头,单位流量,单位功率

200.11 33.34 33.62

180.12 30.69 28.28

159.96 27.98 23.03

139.98 25.3 17.64

119.92 22.66 12.35

100.1 20.04 7.01

90.0 19.0 3.96

79.94 17.97 0.96

69.93 14.99 -2.03

59.99 12.04 -6.0

50.06 10.01 -11.01

39.96 5.99 -15.98

30.04 1.98 -24.03                   //第15点, 单位水头,单位流量,单位功率

GATE: 30.00 15                       //叶门开度2: 30%,有15 个点

240.1 62.67 73.47                 //第1点, 单位水头,单位流量,单位功率

220.04 58.03 66.01

200.02 53.31 58.61

……….

省略

3 使用

这个文件修改存储后,当你再打开 Hammer 时,它将出现在比速的选择列表中,你就可以选择使用了

计算有关问题

为了保证计算的可靠性,初始条件 (流量,水头,转速等)应尽量接近水轮机的设计工况

如何用综合特性曲线

水轮机厂家往往提供的是综合特性曲线,用综合特性曲线产生 HAMMER 使用的水头特性曲线,需要两个步骤:

1 先产生转速特性曲线 , 典型的转速特性曲线如下所示:  

2 用转速特性曲线产生水头特性曲线:

由水轮机的相似律可知,同一水轮机的相似律公式为:

若已知转速特性曲线上某工况点的转速 n,对应的水头 H,那么在相似工况下对应于某转速 n 的相应水头为:

用上式,可将转速特性曲线上的横坐标上某点的转速 n 换算为转速为 n 时的水头特性曲线的横坐标上对应点的水头 H。按照这种换算关系,读出转速特性曲线上若干点的转速 n 及其所对应的流量 Q、出力 P 与效率,然后按式(8-4)换算为 H,再按相似公式(8-5),(8-6)和(8-7)求出各点所对应的 Q, P 与效率,把同一导叶开度下的各同类点连成光滑曲线即转速为 n 时的水轮机水头特性曲线。

                  

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