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。