[发明专利]立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数计算方法

说明书

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n_s；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H_max，并判断H_max所处的范围；根据H_max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σ_p，所述范围的电站空化系数计算公式为：当H_max≤30m时，当H_max＞30m时，本发明适用于立轴轴流转桨式水轮机电站空化系数的计算，能更好地满足新的水电工程要求。

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＝▽+H_s+h，吸出高度H_s的计算公式为式中▽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，σ_p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H_s，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σ_p。

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σ_p。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σ_p。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σ_p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σ_p。由于该方法是按统计公式估算电站空化系数σ_p，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n_s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σ_p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n_s；n_s为水轮机比转速，单位为m·kW，计算公式为式中n为水轮机额定转速，单位为r/min；P_r为水轮机额定出力，单位kW；H_r为水轮机额定水头，单位为m。