混流可逆式水力机械的综合特性.docx

混流可逆式水力机械的综合特性曲线须要指岀的是，对固定几何尺寸（即定型号、直径、开度和传角）的水力机械，用 绝对值Q、H、n、M表示的四象限特性，看起来概念很清晰，但在同一张图上只能表示 固定直径与开度（包括桨叶转角）下的参数与特性之间的变化规律，若直径和开度是变 化的，则试验及应用起来就很不方便因此，与水轮机的综合特性曲线一样，通常采用 单-位转速如和单位流量为坐标系统来描述可逆式水力机械的参数与特性之间的变 化，用和坐标系来描述扭矩的变化规律，而且多数水泵水轮机的特性曲线以水轮 机工作参数为正来绘制对于一般的水电站，水轮机可能的工作状态（包括过渡过程在内）有水轮机工况、 制动工况、飞逸工况和反水泵工况；对于装冇水泵水轮机的豁能电站，水力机组口J能的 运行方式有正、反向水泵工况、水轮机工况和两个制动工况区例如在水泵断电吋，调 速机构失灵致使机组飞逸，而后手动紧急关闭可能会出现上述情况而只有潮汐电站上 的水泵水轮机，因为随着潮位的涨落，水头呈周期性的正负交替，其水力机组的运行工 况包括过渡过程才可能经历全部八个工况区图3-5所示是一比转速为250m• kW f使用水头为110加左右的混流可逆式水力机 械的综合特性曲线，该曲线以如为纵坐标，为横坐标。

在综合特性曲线上给出了导 叶等开度线、等单位力矩线及部分等效率线，利用该综合特性，可确定其单位参数间的 关系：P = Mco=M — = ^~60 9.55对于水轮机工况：%= = 9.810“％(3-3)117 D；H 尹 DjH 尹 11 7=93.7 如％n\\T n\\T对于水泵工况：(3-4)Aip = 9.81Q]p/〃p I=93.7Q 卄/（也“”川式中：匕为单位功率；Mh为单位扭矩下标T和P分别代表水轮机工况和水泵工况相应的参数由式（3・3）和式（3-4）, 根据工况点的如，及Qn的坐标可以找到你、与〃之间的关系由图3-3可知，该种可逆机的水轮机最优工况点的单位转速接近于/i1I0=85r/min和 21]0 =560L/5 o当知> So时，沿着等导叶开度线，随知的增加而急剧下降，这是 混流可逆式水力机械的重耍特性与此同时，也卜•降Mn = 0曲线表示飞逸工况 （〃=0）越过二0的线，在A/u < 0与2,, > 0之间为制动工况（笫I彖限内），直 至超越纵处标，<0,则机组处于反转水泵工况区（第I【象限内）200图3-5混流可逆式水力机械综合特性在的水轮机工作范围内，单位流量变化不大。

随着％的继续减小，越过横 坐标进入笫IV彖限，如为负值，此区域为制动工况区当单位转速接近-80〜-85"min 时，所有的开度线兔趋于会合，流量急剧减少，并逐渐变为零，随后穿越纵坐标进入水 泵丁•况区由图3・5还可以看岀，开度a（｝ = 16 ~ 28 mm彼此很接近，只有当a（） < 12mm , Qi才显著地下降可见，在水泵工况下，导水机构的开度对混流可逆式水力机械的流 量和功率影响较小在水泵工况下，最高效率相应于Q]p=520厶/s和=97?7min ,由于水泵工况下:HpD、而在水轮机工况下:ni\T于是可得:n\\p当nT = np时，若在本例中采用 冷/碍=1.06,贝U得至lj h11t = 95 - 103r/min ,显然 它远高于水轮机的最优单-位转速，这必然导致效率的降低这是混流可逆式水力机械特 性曲线的一个特点为了保证可逆式水力机械的水泵工况和水轮机工况在高效区运行， 可以采用具有不同转速^nT

及作用在水轮机转轮过流部件上的轴向水推力Thxx =/（知卫）的关系曲线图3-6为重新绘制的在某一导叶开度时的水头流量特性曲线及扭矩特性曲线和四 象限特性曲线相对照，就很容易判断：① 为正水泵工况区；② 为制动工况区；③ 为水轮机工况区；④ 为制动工况区；⑤ 为反水泵工况区而对于轴流式水力机械而言，在作水轮机工况运行时，若发生甩负荷，机组往往会 进入HI区运行根据上而分析可知，水力机械在该区运行时会受到一个抬机力的作用， 当抬机力大于机组转动部分的重量（对于竖轴装置的机组）时，就会发生抬机现象，严 重时将造成不堪设想的后果所以对于轴流式水力机械而言，研究轴向力的变化规律亦 是非常重要的课题图3-6混流町逆式水力机械扭矩、流量特性（Go=常数）①一正水泵工况；②一制动工况；③一•水轮机工况；④一•制动工况；⑤一反水泵工况。