CN108416527B - 立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法 - Google Patents

立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108416527B
CN108416527B CN201810215294.8A CN201810215294A CN108416527B CN 108416527 B CN108416527 B CN 108416527B CN 201810215294 A CN201810215294 A CN 201810215294A CN 108416527 B CN108416527 B CN 108416527B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power station
cavitation coefficient
max
axial flow
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810215294.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108416527A (zh
Inventor
董宏成
田迅
蒋登云
孙文彬
刘丁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PowerChina Chengdu Engineering Co Ltd
Original Assignee
PowerChina Chengdu Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PowerChina Chengdu Engineering Co Ltd filed Critical PowerChina Chengdu Engineering Co Ltd
Priority to CN201810215294.8A priority Critical patent/CN108416527B/zh
Publication of CN108416527A publication Critical patent/CN108416527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108416527B publication Critical patent/CN108416527B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

本发明涉及水电站水轮机，公开了一种立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法，对立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数进行更合理的计算，以满足新的水电工程要求。本发明方法如下：确定轴流转桨式水轮机的比转速，所述比转速记为ns；确定轴流转桨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对应范围的电站空化系数计算公式计算电站空化系数，所述电站空化系数记为σp，所述范围的电站空化系数计算公式为：当Hmax≤30m时，
Figure DDA0001598422890000011
当Hmax＞30m时，

Description

立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法
技术领域
本发明涉及水电站水轮机，特别涉及立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法。
背景技术
在装置有立轴轴流转桨式水轮机的水电站中，水轮机安装高程即为水轮机导叶中心线高程，水轮机吸出高度为转轮叶片轴线至电站尾水位的高程差。抬高水轮机的吸出高度和安装高程，可减少主厂房水下工程量和投资；而降低水轮机的吸出高度和安装高程，可改善水轮机空化性能，有利于机组的稳定运行，延长机组使用寿命。因此，如何合理确定水轮机的吸出高度和安装高程是水电工程设计的重要内容。
立轴轴流转桨式水轮机安装高程Z的计算公式为Z＝▽+Hs+h，吸出高度Hs的计算公式为
Figure GDA0003080978190000011
式中▽为电站设计尾水位，h为水轮机导叶中心线至转轮叶片轴线的高程差，H为水头，σp为电站空化系数。对于某一水电站及选定的水轮机，▽、h和H为确定值，因此水轮机安装高程Z取决于吸出高度Hs，而如何合理确定水轮机的吸出高度和安装高程就变成了如何合理确定水轮机电站空化系数σp。
目前通常有两种方法可以估算立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数σp。方法一：若设计的水电工程中，水轮机的水头、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电站空化系数σp。由于该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，因而估算出的电站空化系数σp一般难以满足新的水电工程要求；特别是大、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，则按统计公式估算电站空化系数σp。由于该方法是按统计公式估算电站空化系数σp，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七十、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、新结构等不断发展的要求，估算出的电站空化系数σp一般亦难以满足新的水电工程要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法，对立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数进行更合理的计算，以满足新的水电工程要求。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法，包括以下步骤：
a.确定立轴轴流转桨式水轮机的比转速，所述比转速记为ns；ns为水轮机比转速，单位为m·kW，计算公式为
Figure GDA0003080978190000021
式中n为水轮机额定转速，单位为r/min；Pr为水轮机额定出力，单位kW；Hr为水轮机额定水头，单位为m。
b.确定立轴轴流转桨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；本发明中Hmax可能所处的范围共有Hmax≤30m和Hmax＞30m两组。
c.根据Hmax对应范围的电站空化系数计算公式计算电站空化系数，所述电站空化系数记为σp，电站空化系数计算公式为：
当Hmax≤30m时，
Figure GDA0003080978190000022
当Hmax＞30m时，
Figure GDA0003080978190000023
本发明的有益效果是：本发明通过整理现有运行良好的立轴轴流转桨式水轮发电机组资料，按水轮机最大应用水头Hmax将资料进行分组，以对应不同水头范围的立轴轴流转桨式水轮机具有不同的电站空化系数特性。利用最小二乘法，用大量的水轮机参数做样本数据，回归统计得到立轴轴流转桨式水轮机在两个水头段的电站空化系数σp计算公式，在前期做了大量计算、推导工作之后，为立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数创造性的总结出了一个更为合理的计算方法，更好地满足了新的水电工程要求，为后续水电工程建设提供了有力的技术支撑。并且，不管有无相同或者相近的水轮机模型，本发明都适用。
具体实施方式
本发明首先通过收集整理近30年国内、外大量运行良好的立轴轴流转桨式水轮发电机组资料，按水轮机最大应用水头Hmax，将资料分成Hmax≤30m和Hmax＞30m两组，再利用最小二乘法，用大量的水轮机参数做样本数据，回归统计得到立轴轴流转桨式水轮机在两个水头段的电站空化系数σp计算公式：当Hmax≤30m时，
Figure GDA0003080978190000024
当Hmax＞30m时，
Figure GDA0003080978190000031
在前期做了大量计算、推导工作之后，为立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数创造性的总结出了一个更为合理的计算方法。由于本发明将Hmax的范围进行了划分，因此可对应不同水头范围的立轴轴流转桨式水轮机具有不同的电站空化系数特性；并且由于回归统计得到的电站空化系数σp计算公式(1)(2)是以大量运行良好的立轴轴流转桨式水轮发电机组的数据为基础进行推导的，因此电站空化系数σp计算公式(1)(2)具有普遍性和合理性。
下面通过实施例子对本发明做进一步说明。
实施例提供一种立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法，包括以下步骤：
a.确定立轴轴流转桨式水轮机的比转速，所述比转速记为ns；ns为水轮机比转速，单位为m·kW，计算公式为
Figure GDA0003080978190000032
式中n为水轮机额定转速，单位为r/min；Pr为水轮机额定出力，单位kW；Hr为水轮机额定水头，单位为m。
b.确定立轴轴流转桨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；实施例中Hmax可能所处的范围共有Hmax≤30m和Hmax＞30m两组。
c.根据Hmax对应范围的电站空化系数计算公式计算电站空化系数，所述电站空化系数记为σp，电站空化系数计算公式为：
当Hmax≤30m时，
Figure GDA0003080978190000033
当Hmax＞30m时，
Figure GDA0003080978190000034
目前普遍采用的立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数统计估算公式，主要有①
Figure GDA0003080978190000035
②
Figure GDA0003080978190000036
下面将实施例公式(1)、(2)和常用的统计估算公式①、②应用到样本数据中，得到各公式计算结果与真实值的误差，表1～表3为其中几组样本数据及其计算误差的对比。
表1几组样本数据(水轮机真实参数)
Figure GDA0003080978190000037
Figure GDA0003080978190000041
表2实施例与目前普遍采用的统计估算公式计算误差对比(Hmax≤30m)
Figure GDA0003080978190000042
表3实施例公式与目前普遍采用的统计估算公式计算误差对比(Hmax＞30m)
Figure GDA0003080978190000043
表2、表3计算结果表明，本实施例的公式(1)、(2)计算得到的误差的平方和在各水头段中均为最小，即为最优，可更好地应用于新的水电工程中立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数的计算与选择。
以上描述了本发明的基本原理和主要特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (1)

1.立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.确定轴流转桨式水轮机的比转速，所述比转速记为ns，ns通过以下公式确定：
Figure FDA0003080978180000011
式中，n为水轮机额定转速，单位为r/min；Pr为水轮机额定出力，单位为kW；Hr为水轮机额定水头，单位为m；
b.确定轴流转桨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对应范围的电站空化系数计算公式计算电站空化系数，所述电站空化系数记为σp，电站空化系数计算公式为：
当Hmax≤30m时，
Figure FDA0003080978180000012
当Hmax＞30m时，
Figure FDA0003080978180000013
CN201810215294.8A 2018-03-15 2018-03-15 立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法 Active CN108416527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810215294.8A CN108416527B (zh) 2018-03-15 2018-03-15 立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810215294.8A CN108416527B (zh) 2018-03-15 2018-03-15 立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108416527A CN108416527A (zh) 2018-08-17
CN108416527B true CN108416527B (zh) 2021-08-10

Family

ID=63131714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810215294.8A Active CN108416527B (zh) 2018-03-15 2018-03-15 立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108416527B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109101770B (zh) * 2018-09-26 2022-07-12 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 立轴水斗式水轮机额定比转速计算方法
CN109977356B (zh) * 2019-01-29 2023-05-16 武汉大学 一种混流式水轮机电站空化系数统计计算方法
CN110704982B (zh) * 2019-10-12 2022-10-14 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 卧轴单转轮双喷嘴水斗式水轮机额定比转速计算方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105740221A (zh) * 2016-02-24 2016-07-06 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 一种生成混流式原型水轮机运转综合特性曲线的方法
CN106951602A (zh) * 2017-02-28 2017-07-14 哈尔滨工业大学 一种水轮机泄水锥打孔方法
CN107153753A (zh) * 2017-06-26 2017-09-12 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 一种混流式水轮机基本参数估算的方法
CN107239637A (zh) * 2017-06-26 2017-10-10 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 轴流式水轮机基本参数计算方法
CN107329940A (zh) * 2017-07-19 2017-11-07 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 立轴混流式水轮机电站空化系数计算方法
CN107503874A (zh) * 2017-08-22 2017-12-22 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 贯流式水轮机基本参数计算方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2478539A (en) * 2010-03-09 2011-09-14 Alexander Gokhman A two-way generation tidal power plant with water bypasses

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105740221A (zh) * 2016-02-24 2016-07-06 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 一种生成混流式原型水轮机运转综合特性曲线的方法
CN106951602A (zh) * 2017-02-28 2017-07-14 哈尔滨工业大学 一种水轮机泄水锥打孔方法
CN107153753A (zh) * 2017-06-26 2017-09-12 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 一种混流式水轮机基本参数估算的方法
CN107239637A (zh) * 2017-06-26 2017-10-10 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 轴流式水轮机基本参数计算方法
CN107329940A (zh) * 2017-07-19 2017-11-07 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 立轴混流式水轮机电站空化系数计算方法
CN107503874A (zh) * 2017-08-22 2017-12-22 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 贯流式水轮机基本参数计算方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Numerical analysis of flow in a Francis turbine on an equal critical cavitation coefficient line;Yulin Wu 等;《Journal of Mechanical Science and Technology》;20130717;第27卷(第6期);第1635-1641页 *
水泵水轮机临界空化系数的数值预测;郝宗睿 等;《排灌机械工程学报》;20130916;第31卷(第09期);第774-777页 *
水泵水轮机空化系数选择;伍志军;《中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专委会第17届抽水蓄能学术年会论文集》;20170425;第180-184页 *
考虑水质状况的水轮机装置空化系数和安装高程的计算理论;易吉林 等;《大电机技术》;20121115;第2012年卷(第6期);第51-54页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108416527A (zh) 2018-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107329940B (zh) 立轴混流式水轮机电站空化系数计算方法
CN108416527B (zh) 立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法
CN108301955B (zh) 轴流式pat发电模式最优效率点参数和性能曲线预估方法
CN110516321B (zh) 一种变速水轮机转轮选型计算方法
CN110821746B (zh) 一种转桨式水轮机变转速运行的桨叶协联方法
CN109101770B (zh) 立轴水斗式水轮机额定比转速计算方法
CN109902382B (zh) 一种大中型混流式水轮机比转速的统计计算方法
CN107153753B (zh) 一种混流式水轮机基本参数估算的方法
CN116776496A (zh) 一种轴流式水轮机转轮的抽水蓄能化改造方法
CN108763745A (zh) 贯流式水轮机电站空化系数计算方法
CN112067181B (zh) 单级可逆式混流式水泵水轮机比转速计算方法
CN110704982B (zh) 卧轴单转轮双喷嘴水斗式水轮机额定比转速计算方法
CN202348525U (zh) 一种轴流转桨式水轮机
CN113642133B (zh) 水斗式水轮机转轮内宽计算方法
CN109977356B (zh) 一种混流式水轮机电站空化系数统计计算方法
CN107239637A (zh) 轴流式水轮机基本参数计算方法
CN106971019B (zh) 一种高比转速轴流泵导叶水力设计方法
CN107503874B (zh) 贯流式水轮机基本参数计算方法
CN116451364A (zh) 一种液力透平叶轮分流叶片的设计方法
CN110242476B (zh) 超低比转速斜流式水轮机转轮
CN107829873A (zh) 一种基于双转轮的潮流能水轮机
CN108915938B (zh) 一种减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的电站运行方法
CN113673062B (zh) 水斗式水轮机转轮外径、水斗外宽及转轮重量的计算方法
WO2020164168A1 (zh) 一种基于轴距的轴流泵叶轮设计方法
CN105604776B (zh) 一种六工况三叶片转轮双向潮汐发电水轮机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant