[发明专利]一种生成混流式原型水轮机运转综合特性曲线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维模型转化技术，特别涉及一种混流式模型水轮机综合特性曲线转化为混流式原型水轮机运转综合特性曲线的方法。

背景技术

原型水轮机，是指水电站中将水流的机械能转化成转轮的机械能，使转轮和主轴克服各种阻力而连续运转起来的机器，被称为水电站的“心脏”，其安全高效运行对水电厂经济效益的发挥具有决定性的作用。原型水轮机是按相似原理由模型水轮机转化而来，因此原型水轮机运转综合特性曲线也是由模型水轮机综合特性曲线经相似转化和修正得到。

原型水轮机运转综合特性曲线是水电站优化调度的重要依据。为了依据电网负荷、上游来水量和上下游水位等合理地分配水电厂各机组的实际出力以获取最佳的经济效益，调度部门和水电厂需要原型水轮机运转综合特性曲线，以全面掌握原型水轮机的水头、流量、出力、效率、导叶开度、空化、压力脉动等特性及其相互间的关系和最优运行区域。为此，需要按相似原理及修正，将模型水轮机综合特性曲线转化为原型水轮机运转综合特性曲线。

目前现有技术中与本发明最接近的解决上述问题的实现方案是：为了将混流式模型水轮机综合特性曲线转化为混流式原型水轮机运转综合特性曲线，需要在平面坐标图中先绘制各水头H下的效率辅助线η_T＝f(P_P)、吸出高度辅助线H_s＝f(P_P)、导叶开度线辅助线a₀＝f(P_P)，再作若干水平线与辅助线相交，将各交点移至H-P_P坐标图中并依次光滑连成曲线，即为相应的等效率线、等吸出高度线、等导叶开度线。

现有技术中，将混流式模型水轮机综合特性曲线转化为混流式原型水轮机运转综合特性曲线时，由于目前普遍采用的做法是需要在平面坐标图中先绘制各水头H下的效率辅助线η_T＝f(P_P)、吸出高度辅助线H_s＝f(P_P)、导叶开度线辅助线a₀＝f(P_P)，再作若干水平线与辅助线相交，将各交点移至H-P_P坐标图中并依次光滑连成曲线，才能得到所需的等效率线、等吸出高度线、等导叶开度线。该方法工作量大、人为影响因素多、工作效率和制图精度低，未能充分发挥计算机辅助设计的优势，绘制的曲线亦无法满足机组优化调度的要求，不利于电站安全和经济效益的发挥。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，将混流式模型水轮机综合特性曲线转化为混流式原型水轮机运转综合特性曲线时，工作量大、人为影响因素多、工作效率和制图精度低，绘制的曲线亦无法满足机组优化调度的要求，不利于电站安全和经济效益的发挥的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种生成混流式原型水轮机运转综合特性曲线的方法，包括如下步骤：

坐标计算：在水轮机工作水头范围内，选取若干间隔均匀的水头，分别计算各个水头对应的原型水轮机单位转速n_11p及相应的模型水轮机单位转速n_11m；根据所述各个模型水轮机单位转速n_11m作平行线与模型水轮机综合特性曲线图中各等效率线、等开度线、等压力脉动线、叶片进水边正背面初生空化线或脱流线、叶道涡初生及发展线相交，读取各等值线交点对应的模型水轮机单位转速n_11m、单位流量Q_11m、效率η_m、导叶开度a_0m；利用相似原理及修正公式，计算各水头下对应的原型水轮机的效率η_p、流量Q_p、出力P_p、开度a_0p，得到原型水轮机的各等效率线上点的坐标η_pi＝f(P_pij,H_ij)和η_pi＝f(H_ij,Q_pij)、各等导叶开度线上点的坐标a_0i＝f(P_pij,H_ij)和a_0i＝f(H_ij,Q_pij)以及等压力脉动线、叶片进水边正背面初生空化线或脱流线、叶道涡初生及发展线上点的坐标；