1.等开度线的绘制
等开度线表示模型水轮机导叶开度a0 为某常数时,水轮机的单位流量随单位转速的改变而发生变化的特性。水轮机能量试验通常是在固定水头和固定导叶开度下,通过控制水轮机转矩去调节水轮机的转速,从而测得同一导叶开度下一系列工况点的性能参数。按照各试验工况点的水头H、流量Q 及转速n,用相似定律公式可求出各工况点的Q11和n11,将各工况点绘到图8-9所示的n11~Q11坐标系,用光滑曲线将各点连接,即得水轮机的等开度线。
图8-9 等开度线的绘制
2.等效率线的绘制
绘制等效率线的基本步骤为:
(1)根据模型试验所获得的数据,计算出各工况点的效率η 与单位转速n11,绘出各导叶开度下的η=f(n11)曲线(如图8-10),每个开度有一条η=f(n11)曲线。
(2)在η=f(n11)曲线图上以η为某常数作一直线,与各开度下的η=f(n11)相交,得交点b1,b′1,b2,b′2,…(见图8-10),找出各交点相应的a0 与n11。
(3)以Q11为横坐标,以n11为纵坐标绘一Q11~n11直角坐标系,并在其中绘出各导叶开度的等开度线,将(2)中所得到的各交点按其a0,n11值绘到Q11~n11坐标图中相应的等开度线上,将各点连成光滑曲线,即可得到相应于所取效率值的一条等效率曲线,见图8-10。
图8-10 混流式水轮机等效率线绘制
(a)等开度线和等效率线;(b)辅助线
(4)在η=f(n11)曲线图上取不同的效率值(间隔1%或2%)作直线,按步骤(2)、(3)的方法可以绘出Q11~n11坐标系中若干条等效率曲线,如图8-6所示。
3.等空化系数线的绘制
由水轮机模型试验一节可知,模型水轮机的空化试验是在能量试验的基础上进行的,试验时,一般按一定间隔取若干条n11为常数的水平线,取各水平线与各等开度线的交点作为空化试验的工况点,通过空化试验获得各试验工况点的空化系数σ。将各n11下的空化系数绘成σ=f(Q11)曲线,如图8-11(a)所示。在σ=f(Q11)曲线图上取某空化系数值(例如取σ=0.06)作σ为常数的水平线,与各n11下的σ=f(Q11)线相交于一系列点,记下各点的n11、Q11值,并将这些点绘于Q11~n11坐标图上,连成光滑曲线,即成为一条σ为某常数的等空化系数值。照以上作法可绘出σ 为不同值的等空化系数线,如图8-11(b)所示。(www.xing528.com)
图8-11 等空化系数线的绘制
(a)σ=f(Q11)曲线;(b)σ为不同值的等空化系数曲线
4.出力限制线的绘制
混流式水轮机模型综合特性曲线上通常标有5%出力限制线,它是某单位转速下水轮机的出力达到该单位转速下最大出力的95%时各工况点的连线。出力限制线的绘制步骤如下:
(1)在模型综合特性曲线图上取一单位转速n11,作水平线与各等效率线相交于若干点,记下各交点的Q11与η值。
(2)将各点的Q11、η值代入单位出力计算式P11=9.81Q11η中,求出各点的单位出力P11。
(3)根据各交点对应的Q11、P11值作出某n11下的P11=f(Q11)曲线,如图8-12所示。从曲线上找到最大单位出力P11max的对应点P。
图8-12 n11=常数的P11=f(Q11)曲线
(4)以P11max95%作一水平线与P11=f(Q11)曲线相交,得交点d,该点对应的单位流量Q11d。
(5)在模型综合特性所选定的n11=常数线上点绘出Q11=Q11d点d,d 点即5%出力限制线上的一个工况点(见图8-13)。
(6)同样方法,取不同的n11,并绘出所对应的出力限制工况点,然后将这些点连成光滑曲线即为水轮机模型综合特性曲线的5%出力限制线(见图8-13中带阴影的曲线)。
图8-13 混流式水轮机模型特性曲线
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