第一章-水轮机概论--第一节-基本工作参数

第一章水轮机概论基本概念§1.1水轮机的工作参数§1.2水轮机的主要类型及应用§1-3水轮机的型号及装置方式§1-4水轮机的基本组成§1.1水轮机的工作参数•水轮机是水流通过机器其本身能量减少，即将水流的能量转换为旋转机械能用于驱动其它机械的水力原动机。•水流流经水轮机时，水流能量发生改变的过程——是一个物理过程—水轮机的工作过程。•反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本工作参数。•其基本参数包括：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，（此外还有工作力矩M）、机组转速n。一、工作水头(workinghead)1、水轮机的工作水头•基本定义：水轮机进、出口断面单位重量水流能量之差。•根据水轮机转轮进出口单位能量方程有（1—1）式••（m）)2()2(22222111gvpZgvpZHgHvvppZZH22222112121）（2、水电站的毛水头•1）Hm=EA-EC=ZA+HA=Z上—Z下••2）水轮机的工作水头的简便计算（1—2）•HG=EBED=HM-hA-B=（ZA—ZB）—hA-B（m）••即：毛水头–压力引水系统的水头损失=净水头(即水轮机的工作水头)3、特征水头•1）水轮机最大工作水头：•Hmax=Z正—Z下min—hA-B（m）•Z正为上游正常设计水位，Z下min为下游最低水位，一般取一台机组发电时下游水位。•2）水轮机最小工作水头:•Hmin=Z死—Z下max—hA-B（m）•Z死为上游死水位，Z下max为下游最高水位，一般取全部机组发电时的下游水位或汛期下泄安全泄量时的水位。•3）水轮机设计水头(计算水头)Hr•水轮机发额定出力时的最小水头，一般由设计者根据电站情况确定。•4）水轮机平均水头:•HCP=Z上CP—Z下CP（m）即上下游平均水位差。二、流量(flowquantity)•基本定义：单位时间内通过水轮机的水量，以体积计算。Q(m3/s)。Q=f(H，N)•Ｑ＝Ｖ.Ａ(m3/s)（１—４）•式中：Ｖ—过流断面的平均流速；•Ａ—过流断面的面积。•三、出力与效率•1水轮机出力N：指水轮机主轴传给发电机轴的功率(输出功率)。•1）水轮机的输入功率(水流传给水轮机的能量)为：•(kW)（1—5）•水轮机的输出功率：•(kW)（1—6）•2效率：η=N/NI×100%•基本定义：水轮机输出功率与输入功率之比。•一般η=80%~95%。η100%的原因：水流通过水轮机时，因为存在水头损失、水量损失、机械损失等各种能量损失。QHNI81.9QHNNIO81.9四、水轮机工作力矩和转速•水轮机的出力使主轴旋转做功，因此出力也可以用旋转机械运动公式来表达：•QHnMMN81.930QHnMMN81.9602水轮机的额定转速n：•额定转速n：•基本定义：水轮机主轴单位时间转过的圈数。•水轮机的额定转速：在正常情况下机组的转速保持为固定转速，该转速称为额定转速，并与发电的同步转速相等。一般我国所用的电流频率为50赫兹，所以机组的额定转速:n=3000/p；•p——发电机磁极对数.水轮机工作水头测量与计算：•如示意图所示，1-1断面为距出口断面一定距离的下游断面，•工作水头测量计算可如下进行。•（1）——进出口高程测量•（2）为进口断面压力表读数（）•（3）为过流量，为进口断面内径。