[发明专利]一种生成原型水轮机运转综合特性曲线的方法

摘要

本发明涉及三维模型转化技术，目的是为了解决目前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时需作辅助线，工作量大、人为影响因素多、工作效率和制图精度低的问题。本发明提供的生成原型水轮机运转综合特性曲线的方法，根据模型水轮机的综合特性曲线，通过计算机软件计算原型水轮机的各等效率线上点的坐标、等出力线上点的坐标、等吸出高度线上点的坐标、各等导叶开度线上点的坐标等，在此基础上，分别在H‑P、Q‑H平面坐标图上绘制原型水轮机的等效率线、等出力线、等吸出高度线、等导叶开度线以及出力限制线等，并进一步得到原型水轮机的运行区域划分。本发明适用于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。

主权项

1.一种生成原型水轮机运转综合特性曲线的方法，其特征在于，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n11p及相应的模型水轮机单位转速n11m；根据各个模型水轮机单位转速n11m及模型水轮机综合特性曲线图中各等效率线、等开度线、等桨叶转角线、等喷嘴开度线、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得到对应的模型水轮机单位转速n11m、单位流量Q11m、效率ηm、开度a0m、转角φm、喷嘴开度S0m；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ηp、流量Qp、出力Pp、开度a0p、转角φp、喷嘴开度S0p，得到原型水轮机的各等效率线上点的坐标ηpi＝f(Ppij,Hij)和ηpi＝f(Hij,Qpij)、各等导叶开度线上点的坐标a0i＝f(Ppij,Hij)和a0i＝f(Hij,Qpij)、各等桨叶转角线上点的坐标φPi＝f(Ppij,Hij)和φPi＝f(Hij,Qpij)、各等喷嘴开度线上点的坐标Si＝f(Ppij,Hij)和Si＝f(Hij,Qpij)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的坐标；原型水轮机等效率线绘制：在水轮机工作水头范围内，作各个模型水轮机单位转速n11m平行线与模型综合特性曲线图的各等效率线转向点相切，计算出各切点坐标ηpi＝f(Ppi,Hi)和ηpi＝f(Hi,Qpi)，所述切点坐标为原型水轮机各等效率线转向点；将计算得到的所述原型水轮机的各等效率线上的点和所述转向点依取点的顺序分别画在H‑P、Q‑H平面坐标图上并连成光滑曲线，所述连成的光滑曲线即为原型水轮机的等效率线；计算出模型水轮机最高效率点对应的原型水轮机最高效率点坐标ηpmax＝f(Popt,Hd)和ηpmax＝f(Hd,Qopt)，并分别画在H‑P、Q‑H平面坐标图上，即为原型水轮机的最高效率工作点；原型水轮机等出力线绘制：在原型水轮机运转综合特性曲线的H‑P平面坐标图中，作P＝Pmax、P＝Pr以及P≈0.9Pr、P≈0.8Pr、……、P≈0.3Pr、P≈0.2Pr等出力平行线与原型水轮机的等效率线相交，读取各交点的水头H；利用公式Qp＝Pp/(gHηp)计算各交点的流量Qp，得到各交点的水头H、效率ηp、流量Qp、出力Pp值；将各等出力线上的点Pi＝f(Qij,Hij)依取点的顺序画在Q‑H平面坐标图上并连成光滑曲线，即为原型水轮机等出力线,其中Pmax表示最大出力，Pr表示额定出力；原型水轮机等吸出高度线绘制：根据水轮机工作水头H范围和模型空化系数σ_m、电站装机高程空化安全系数K_σ的大小及分布情况，每隔1～2m拟定几个合适的吸出高度H_s值；利用公式计算出不同的H_s对应的原型水轮机工作水头H和单位转速n_11p及相应的模型水轮机单位转速n_11m；利用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空化系数线相交，读取交点的效率η_m和单位流量Q_11m；计算出原型水轮机的出力P和流量Q及各等吸出高度线上点的坐标H_si＝f(P_pij,H_ij)和H_si＝f(H_ij,Q_ij)；将各等吸出高度线上的点依取点的顺序分别画在H‑P、Q‑H平面坐标图上并连成光滑曲线，即为原型水轮机等吸出高度线；原型水轮机出力限制线绘制：将额定水头发额定出力的点和在最小水头、最大导叶开度的出力点连成一直线，即为水轮机出力限制线；将原型水轮机的各等导叶开度线上点的坐标a0i＝f(Ppij,Hij)和a0i＝f(Hij,Qpij)、各等桨叶转角线上点的坐标φPi＝f(Ppij,Hij)和φPi＝f(Hij,Qpij)、各等喷嘴开度线上点的坐标Si＝f(Ppij,Hij)和Si＝f(Hij,Qpij)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等的坐标依取点的顺序分别画在H‑P、Q‑H平面坐标图上并连成光滑曲线,即得到原型水轮机相应的等开度线、等桨叶转角线、等喷嘴开度线、等压力脉动线以及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。