贯流式水轮机基本参数计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107503874A(43)申请公布日2017.12.22(21)申请号201710724349.3(22)申请日2017.08.22(71)申请人中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司地址610072四川省成都市青羊区浣花北路一号(72)发明人董宏成田迅蒋登云孙文彬刘丁(74)专利代理机构成都虹桥专利事务所(普通合伙)51124代理人吴中伟(51)Int.Cl.F03B3/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称贯流式水轮机基本参数计算方法(57)摘要本发明涉及水电站水轮机，公开了一种贯流式水轮机基本参数计算方法，实现对贯流式水轮机基本参数进行计算。本发明需要计算的贯流式水轮机基本参数包括比转速ns、单位转速n11和单位流量Q11，本发明的方法为：确定待计算贯流式水轮机的额定水头，所述额定水头记为Hr；确定待计算贯流式水轮机的最大应用水头，所述最大应用水头记为Hmax，并判断Hmax所处的范围；根据Hmax对应范围的计算公式计算基本参数，公式为：当Hmax≤20m时，，Q11＝2.4072Ln(ns)-13.617；当Hmax＞20m时，，Q11＝2.6621Ln(ns)-15.396。本发明适用于贯流式水轮机。CN107503874ACN107503874A权利要求书1/1页1.贯流式水轮机基本参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：a.确定待计算贯流式水轮机的额定水头，所述额定水头记为Hr；b.确定待计算贯流式水轮机的最大应用水头，所述最大应用水头记为Hmax，并判断Hmax所处的范围；c.根据Hmax对应范围的比转速计算公式计算比转速，所述比转速记为ns，比转速计算公式为：当Hmax≤20m时，当Hmax＞20m时，2.根据权利要求1所述的贯流式水轮机基本参数计算方法，其特征在于，还包括步骤d.根据Hmax对应范围的单位转速计算公式和步骤c所得的ns计算单位转速，所述单位转速记为n11，单位转速计算公式为：当Hmax≤20m时，当Hmax＞20m时，3.根据权利要求1或2所述的贯流式水轮机基本参数计算方法，其特征在于，还包括步骤e.根据Hmax对应范围的单位流量计算公式和步骤c所得的ns计算单位流量，所述单位流量记为Q11，单位流量计算公式为：当Hmax≤20m时，Q11＝2.4072Ln(ns)-13.617；当Hmax＞20m时，Q11＝2.6621Ln(ns)-15.396。2CN107503874A说明书1/3页贯流式水轮机基本参数计算方法技术领域[0001]本发明涉及水电站水轮机，特别涉及贯流式水轮机基本参数计算方法。背景技术[0002]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”，其参数的合理选择对水电工程的初期投资和投运后电厂经济效益的发挥具有非常重要的作用，是水电工程设计的重要内容。[0003]水轮机比转速ns是衡量水轮机能量特性、空化特性、运行稳定性以及经济性和先进性的综合性指标。提高比转速对提高水轮机能量特性、降低机组造价及厂房土建投资具有重要意义；但比转速的提高又受到水轮机强度、空化性能、泥沙磨损及运行稳定性等因素的制约。因此，如何合理地确定比转速ns是水电工程设计中非常重要的内容。由计算公式知，由于效率η的变化范围有限，贯流式水轮机的η一般为88％～93％，只有当单位转速n11和单位流量Q11合理匹配时，才能得到最合适的比转速ns值和水轮机综合性能。[0004]目前与本发明最接近的解决上述问题实现方案是：为了求得水轮机基本参数--比转速ns、单位转速n11和单位流量Q11，通常有两种估算方法。方法一：若设计的水电工程中，水轮机水头、出力等参数与已设计制造的水轮机参数相同或接近，则利用已有模型转轮参数和综合特性曲线估算水轮机基本参数。由于该估算方法是基于某一已有的模型转轮资料，受当时技术条件的限制，一般很难对转轮特性做全面、深入的试验研究，因而估算出的水轮机比转速ns、单位转速n11和单位流量Q11一般难以满足新的水电工程要求；特别是中型或有特殊要求的水电工程，通常要求依据工程的具体条件和运行要求，运用CFD等新技术开发研制新转轮。方法二：当没有合适的模型转轮资料时，则按统计公式估算水轮机基本参数。由于该估算方法是按统计公式估算水轮机基本参数，目前这种统计公式较多，由于各统计公式所依据的水轮机参数样本数据是上世纪七、八十年代之前的或是某一水头段的或是某一比转速ns范围的，存在一定的局限性，同一水电工程用不同的统计公式估算的结果不同，有些甚至相差较大，无法正确选取。因此方法一、二均无法满足水电工程对新技术、新材料、新工艺、新结