水轮机单位参数与最优单位参数值

在进行水轮机模型试验时，由于试验装置情况和要求不同，水轮机的模型直径和试验水头也不相同，因此模型试验得到的参数n、Q、P 也就不可能相同，这样就不便于进行水轮机的性能比较。为了比较时有一个统一的标准，通常规定把模型试验成果都统一换算到转轮直径为D1=1m，有效水头Hηs=1m 时的水轮机参数，这种参数被称为单位参数。单位参数有单位转速n11、单位流量Q11和单位出力P11。

将上述规定的条件代入式（3-7）、式（3-9）、式（3-10），取得单位参数（上标用∗表示）n1∗1、Q1∗1、P1∗1 的计算公式。

1.单位转速

单位转速n∗11表示当D1=1m，Hηs=1m 时该水轮机的实际转速。在相同的转轮直径D1 和水头H 条件下，单位转速n∗11越大，则该系列水轮机的实际转速就越高，故它可反映不同系列水轮机的转速特性。因此，在选择水轮机时，要尽可能选择n∗11较高的水轮机，以缩小发电机的直径，降低机组造价。

2.单位流量

单位流量Q∗11表示当D1=1m，Hηs=1m 时，该系列水轮机的实际有效流量。在相同的直径和水头条件下，单位流量Q∗11大，则水轮机的过水能力越大，故它反映了不同系列水轮机的过水能力。因此，在一定出力条件下，故选择Q∗11大的机型可缩小水轮机直径，或在一定直径D1 下，选择Q∗11大的机型就能获得较大的水轮机出力。

3.单位出力

单位出力P1∗1表示同系列水轮机D1=1m，有效水头Hηs=1m 时的水轮机出力。(www.xing528.com)

式（3-11）～式（3-13）在假定同系列水轮机的效率都是相同的条件下，可简化单位参数n1∗1、Q1∗1、P1∗1的计算公式，即

目前在模型中整理试验成果时，或在初步设计时，都采用上述公式，它应用简便，但比较粗糙，常作近似计算。特别是在水轮机选型计算中，可利用单位参数确定原型水轮机的主要参数（水轮机的直径D1、转速n和流量Q 等）。

同系列水轮机在相似工况下，单位参数值是相等的，而当工况改变时，其值也要随之改变为另一个新的常数。因此，水轮机单位参数可以表示出相似水轮机的特性，是几何相似水轮机保持相似工况的一种判别准则。同时对几何形状不同的各种系列水轮机，利用单位参数可以比较方便地进行过流能力、转速高低、出力大小的性能比较，选择性能较好的转轮。

在水轮机型谱中，常用水轮机模型试验时效率最高的最优工况点的单位参数值，代表该系列（或型号）水轮机的工作性能，并称为最优单位参数，分别以n110、Q110、P110表示。另外，为了保证水轮机在运行时具有较好的水力性能，确保安全运行，型谱中还规定了在限制工况下的单位流量，以Q∗11表示，作为选型设计时推荐使用的最大单位流量。

总之，水轮机的单位参数n11和Q11是水轮机的重要参数，这是因为：

（1）它们分别表示惯性力相似和压力相似的准则，是判别几何相似的两个同型号水轮机运行工况相似的依据。即两个同系列水轮机，如单位转速n11和单位流量Q11分别相等，则表示两个水轮机在相似工况下运行，因此，就可用n11和Q11的组合表示一个运行工况。

（2）单位转速n11和单位流量Q11可作为衡量水轮机的技术性能指标，例如在水头H和转轮直径D1 相同的条件下，具有较大的n11和Q11值的水轮机型号技术性能较优越。所以，它们也是水轮机选型的主要依据。