[發明專利]立軸混流式水輪機電站空化系數計算方法

有效

• 申請號: 201710590735.8
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107329940B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 董宏成;蔣登云;田迅;孫文彬;劉丁
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 吳中偉

本發明涉及水電站水輪機，公開了一種立軸混流式水輪機電站空化系數計算方法，對立軸混流式水輪機電站空化系數進行計算。本發明方法如下：確定混流式水輪機的比轉速，所述比轉速記為n_s；確定混流式水輪機的最大應用水頭，所述最大應用水頭記為H_max，并判斷H_max所處的范圍；根據H_max對應范圍的電站空化系數計算公式計算電站空化系數，所述電站空化系數記為σ_p，所述范圍的電站空化系數計算公式為：當H_max≤100m時，當100m＜H_max≤200m時，當200m＜H_max≤300m時，當H_max＞300m時，本發明適用于立軸混流式水輪機電站空化系數的計算，能更好地滿足新的水電工程要求。

技術領域

本發明涉及水電站水輪機，特別涉及立軸混流式水輪機電站空化系數計算方法。

背景技術

在立軸混流式水輪機的水電站中，水輪機吸出高度H_s為導葉中心線(即水輪機安裝高程)至電站尾水位的高程差。抬高水輪機的吸出高度和安裝高程，可減少主廠房水下工程量和投資；而降低水輪機的吸出高度和安裝高程，可改善水輪機空化性能，有利于機組的穩定運行，延長機組使用壽命。因此如何合理確定水輪機吸出高度，是水電工程設計的重要內容。由立軸混流式水輪機的吸出高度H_s計算公式知，由于水電站設計尾水位▽和水頭H一定，因此如何合理確定立軸混流式水輪機吸出高度H_s就變成了如何合理確定立軸混流式水輪機電站空化系數σ_p。

目前通常有兩種方法可以估算立軸混流式水輪機電站空化系數σ_p。方法一：若設計的水電工程中，水輪機水頭、出力等參數與已設計制造的水輪機參數相同或接近，則利用已有模型轉輪參數和綜合特性曲線估算電站空化系數σ_p。由于該方法是基于某一已有的模型轉輪資料，受當時技術條件的限制，一般很難對轉輪特性做全面、深入的試驗研究，因而估算出的電站空化系數σ_p一般難以滿足新的水電工程要求；特別是大、中型或有特殊要求的水電工程，通常要求依據工程的具體條件和運行要求，運用CFD等新技術開發研制新轉輪。方法二：當沒有合適的模型轉輪資料時，則按統計公式估算電站空化系數σ_p。由于該方法是按統計公式估算電站空化系數σ_p，目前這種統計公式較多，由于各統計公式所依據的水輪機參數樣本數據是上世紀七、八十年代之前的或是某一水頭段的或是某一比轉速n_s范圍的，存在一定的局限性，同一水電工程用不同的統計公式估算的結果不同，有些甚至相差較大，無法正確選取。因此方法一、二均無法滿足水電工程對新技術、新材料、新工藝、新結構等不斷發展的要求，估算出的電站空化系數σ_p一般亦難以滿足新的水電工程要求。

本發明在收集整理國內、外近30年來大量的運行良好的立軸混流式水輪發電機組及電站資料的基礎上，利用最小二乘法原理，用大量的水輪機和電站參數做樣本數據，回歸統計得到新的電站空化系數σ_p計算公式，以得出合理的電站空化系數σ_p計算值來滿足新的水電工程要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種立軸混流式水輪機電站空化系數計算方法，對立軸混流式水輪機電站空化系數進行計算。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：立軸混流式水輪機電站空化系數計算方法，包括以下步驟：

a.確定立軸混流式水輪機的比轉速，所述比轉速記為n_s；n_s為水輪機比轉速，單位為m·kW，計算公式為其中n為水輪機額定轉速，單位為r/min；P_r為水輪機額定出力，單位kW；H_r為水輪機額定水頭，單位為m。