水轮机特性对调压室稳定断面积的影响

摘要：通过理论推导，研究了水轮机综合特性系数对调压室稳定断面的影响，即水轮机运行中不同工况点效率的相对变化对调压室稳定断面的影响.得出了最危险的调压室稳定断面取决于设计水头，并通过实例得到验证。

关键词：水轮机特性 综合特性系数 水轮机工况点 调压室 临界稳定断面

文献[1]运用水轮机特性的传递系数导出了调压室临界稳定断面积的计算公式，即托马断面积与水轮机综合特性系数的乘积.这表明水轮机特性对调压室稳定断面积是有影响的.因此，有必要进一步探讨水轮机综合特性系数的物理本质，研究该系数的取值范围，以及影响该系数的主要因素.

1　水轮机综合特性系数的物理实质

在推导调压室临界稳定断面积时，若调速方程采取水轮机出力的相对变化率中p等于力矩和转速的相对变化率之和的形式：

p=mt+x, (1)

点和最小水头工况点的e值

工况点 n′10/(r/min) Q′10/(1/s) η0 ? e 设计水头 79.963 1172.4 0.9175 -0.2846 0.0087 1.5906 最小水头 93.50 1194.4 0.894 0.0511 -0.3936 1.1143

注：①最小水头工况点n′10=93.5与5%出力限制线的交点；②设计水头工况点不在5%出力限制线上，相差Q′1t-Q′10=58.0(1/s).

根据式(6)计算可得：设计水头工况点对应的临界稳定断面积F=1.5906Lf/2gα72.50=2408.2m2，而最小水头工况点对应的断面积F=1.1143Lf/2gα53.02=2306.9m2，即前者比后者大4.4%.此结果表明，在实际工程中最危险的稳定断面在一定条件下是完全有可能取决于设计水头，而不是最小水头.

4　结论

(1)水轮机特性对调压室稳定断面积的影响实质是水轮机效率的影响，尽管现有各种公式的形式有差别，但经过转换，可以统一表达.(2)用效率对单位参数的相对变化率来表达水轮机综合特性系数比较直观、方便，与传递系数方法相比，避免了开度插值带来的读数误差；与传统方法相比，避免了作辅助曲线的麻烦.另外，该方法最突出的优点是可以在水轮机模型综合特性曲线上直接分析、断定水轮机综合特性系数的变化规律.(3)在水轮机正常工作范围内，通常是设计水头到最小水头之间的5%出力限制线附近，水轮机综合特性系数较大.而对于中、高比速混流式水轮机，e的最大值往往落在设计水头与5%出力限制线的交点上.因此，从调压室临界稳定断面积而言，在一定条件下，增加水头的直接正面影响要比效率变化的负面影响小，甚至小得多.于是最危险的稳定断面不是取决于最小水头，而是设计水头.

参 考 文 献

1　寿梅华.有调压井的水轮机调节问题.水利水电技术，1991(7)

2　耶格尔 C.水力不稳定流.王树人，等译.大连：大连工学院出版社，1987

3　季盛林，刘国柱主编.水轮机.北京：水利电力出版社，1986