武都水库工程水轮机过渡过程计算

水轮机发电量计算公式水轮机是一种利用水能转换成机械能的装置，广泛应用于水电站的发电过程中。

水轮机发电量的计算是水电站运行管理的重要内容之一，也是评价水电站发电效率的重要指标之一。

本文将介绍水轮机发电量的计算公式及其相关参数。

水轮机发电量的计算公式为：Q = η × ρ × g × H × A其中，Q为水轮机的发电量，单位为千瓦时（kWh）；η为水轮机的效率；ρ为水的密度，单位为千克/立方米（kg/m³）；g为重力加速度，取9.81米/秒²；H为水头，单位为米（m）；A为水轮机的有效叶轮面积，单位为平方米（m²）。

水轮机的效率是指水轮机将水能转换成机械能的能力，通常取值在0.8~0.9之间。

水的密度随温度和压力的变化而变化，一般取值为1000千克/立方米。

重力加速度是一个恒定值，取值为9.81米/秒²。

水头是指水从水库或水坝的高度到水轮机的有效叶轮面积的高度差，是水轮机发电量的重要参数之一。

水轮机的有效叶轮面积是指水轮机叶轮上能够接受水流的面积，是水轮机发电量的另一个重要参数。

在实际的水电站运行中，水轮机发电量的计算还需要考虑到水轮机的负荷特性、水流量、水轮机的启停时间等因素。

水轮机的负荷特性是指水轮机在不同负荷下的效率和发电量的变化规律，通常用负荷曲线来表示。

水流量是指水轮机每秒钟接受的水流量，是水轮机发电量的另一个重要参数。

水轮机的启停时间是指水轮机从停止状态到达额定运行状态所需的时间，也是影响水轮机发电量的重要因素之一。

水轮机发电量的计算公式是一个综合考虑水轮机效率、水头、有效叶轮面积等因素的公式，是水电站运行管理的重要内容之一。

在实际的水电站运行中，还需要考虑到水轮机的负荷特性、水流量、水轮机的启停时间等因素，以确保水轮机的发电量达到最大化。

水力过渡过程计算嘿，朋友！咱们今天来聊聊水力过渡过程计算这回事儿。

你知道吗，水力过渡过程就像是一场水流的大冒险！想象一下，水在管道里、渠道中奔跑，突然遇到了一些状况，比如阀门关闭、水泵启动或者管道破裂。

这时候，水的流动状态可就发生了巨大的变化，就像一个调皮的孩子突然改变了玩耍的方式。

水力过渡过程计算，那可是相当重要的！比如说，在城市的供水系统中，如果不进行准确的计算，一旦出现紧急情况，比如突然停水或者水压骤变，那可就麻烦大啦！家里的水龙头可能不出水，洗澡洗到一半变成冷水澡，这得多难受啊！水力过渡过程计算其实就像是给水流规划路线。

我们要考虑水的速度、压力、流量这些因素，就像给一个旅行团安排行程，要考虑路程、时间和费用一样。

如果计算不准确，水流就可能“迷路”，造成各种问题。

比如说，在水电站中，水轮机的调节如果没有基于准确的水力过渡过程计算，那电力供应可能就会不稳定，一会儿亮堂堂，一会儿黑黢黢，这可咋整？再看看长距离的输水管道，如果不精心计算水力过渡过程，管道可能承受不住压力，出现破裂，那水就像脱缰的野马一样四处乱跑，这得造成多大的损失啊！那怎么进行水力过渡过程计算呢？这可不是拍拍脑袋就能搞定的。

得有专业的知识和工具。

就像厨师做菜要有好的食材和刀具一样。

我们要建立复杂的数学模型，把水流的各种特性都考虑进去。

这可不容易，就跟拼图一样，一块一块地拼凑，直到呈现出完整清晰的画面。

而且，还得根据实际情况不断调整参数，这就好比裁缝给人做衣服，得量体裁衣，不断修改，才能合身。

计算过程中，每一个数据都不能马虎，一个小差错可能就会导致整个结果大错特错，这难道不就像下棋走错一步满盘皆输吗？总之，水力过渡过程计算可不是一件轻松的事儿，但它又极其重要。

只有把这个计算做好了，我们的水利工程才能稳定运行，为我们的生活带来便利，不是吗？。

警＝． ｄ ￡ Ａ
１ ３ 水 轮机特 性方 程 ．
以混流式水轮机为例 ， 其特性方程如下 ： Ｐ，＝， ｎ （ ）
㈣
（） ９ （０ １）
（ １ １） （２ １）
用连续方程和动量方程来描述 。连续方程为
ｌ Ｌ ： ｌ
Ｍｌ １＝， ｎ （ … ）
（） １
第３ ２卷第 ２期 ２１ ０ ０年 ２月
人
民
黄
河
Ｖｏ ． ２． １ ３ Ｎｏ． ２
ＹＥＬ Ｌ０Ｗ ＲＩ ＶＥＲ
Ｆｂ ２ ０ ｅ ．， ０１
【 水利 水 电工 程 】
中小型水 电站水力过渡过程计算及甩 负荷试验
龙 斌
（ 州 中水 建设 项 目管理 有 限公 司 ， 州 贵 阳 ５ ００ ） 贵 贵 ５ ０ ２
１ ２ 圆筒式调压 井 ．
阻抗 式 调 压 井 的 数 学模 型 为
＝ ＋ｒｉ Ｑ ｌ Ｉ （） ５
的发生而突然 与系统 解列 ， 时其转速 会急剧 加大 ， 此 转速过 大 会影响机组的强度 、 寿命 ， 可能诱发厂房振动 ， 因此必须 及时关
闭水轮机的导 叶。导 叶关闭时 ， 引水 管道 中的水流在惯 性的作
收 稿 日期 ：０９ ２ １ ２ ０ —０ — ３
。
Ｊ
作者简介 ： 龙斌（ ９０ ） 男， 州黄平人 ， １８ 一 ， 贵 助理 工程师， 主要 从事 水电站水 力
机械 设 计 工作 。
Ｅ－ ｉ： ｎ ｂ ｎ ２ ＠ １ ３ ｃ ｒ ｍａｌｌ ｇ ｉ３ １ ｏ ６．ｏ ｎ
式 中： Ｈ为测压管压力 ； 为平均流速 ； 为水体微 元移 动距离 ； ｏ
为水锤波波速 ； ｇ为重力加速度 ； 为管道 中心线与水平 线的夹

5 水泵水轮机过渡过程5.1水泵水轮机过渡过程抽水蓄能电站的水道系统均较复杂，同时又要作水泵和水轮机两种工况运行，运行组合工况综合起来更多，再加上抽水蓄能机组的流量特性和力矩特性，故水泵水轮机过渡过程通常比常规水轮机过渡过程要复杂得多。

水泵水轮机正常运行时主要有水轮机工况、水泵工况、水轮机工况调相、水泵工况调相和旋转备用工况，各工况之间的互相转换以及机组在各工况下正常与事故停机等组合成20多个过渡过程工况。

实际上抽水蓄能电站关注的主要有水轮机工况甩负荷、水泵工况断电等几种工况。

5.1.1 水轮机工况甩负荷过程1图5-1 水轮机工况甩满负荷机组在四象限特性曲线中的运行轨迹水轮机工况甩负荷过程通常出现在电网或机组发生故障导致机组紧急停机时，这时导叶关闭或拒动引起水道系统产生水锤现象。

此时机组运行工况可能在水轮机工况区、水轮机制动工况区及反水泵工况区，其在流量特性曲线中的运行轨迹如图5-1所示，其中A→B→C→D为额定工况甩满负荷时导叶紧急关闭的运行轨迹，A→B→F→G为相应导叶拒动时的运行轨迹，并在E→G之间沿等导叶开度线上产生振荡。

图5-2 水轮机工况甩满负荷导叶拒动过渡过程曲线2图5-3 水轮机工况甩满负荷导叶快速关闭过渡过程曲线图5-2所示为额定工况甩负荷导叶拒动过渡过程工况下各参数的变化过程线，图5-3所示为额定工况甩负荷导叶快速关闭过渡过程工况下各参数的变化过程线。

由图5-2可以明显地看出，由于导叶拒动，机组转速快速上升，随着机组转速的快速上升，在机组转轮离心力的作用下、机组流量也随着快速下降，使机组转速上升越来越慢，进而使机组转速下降，此时由于转轮的制动作用引起的水锤压力在蜗壳进口达到最高，同时随着机组转速下降，转轮的制动作用随之减弱，流量开始增加，进而又引起机组转速上升，这样就进入一个压力、流量以及机组转速周而复始的变化循环。

因此在设计时应充分重视包括蜗壳进口压力在内的水道系统压力振荡以及机组流道内的压力振荡。

FJD34270 FJD水利水电工程技术设计阶段水道水力过渡过程计算大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1998年3月1水电站技术设计阶段水道水力过渡过程计算大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月2目次1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3.计算基本资料 (4)4.大波动水力过渡过程计算 (7)5.小波动水力过渡过程计算 (15)6.专题研究（必要时） (16)7.应提供的设计成果 (17)3１引言＿＿抽水蓄能电站位于＿＿，在电力系统中的功能是＿＿。

电站总装机容量＿＿MW，单机容量＿＿MW。

机组型号＿＿。

电站开发方式(首部开发、中部开发、尾部开发) ＿＿。

引水系统由＿＿组成。

本工程为＿＿等工程。

可行性研究报告于＿＿年＿＿月审查通过。

2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程文件(1) 工程可行性研究报告；(2) 工程可行性研究报告审批文件；(3) 技术设计任务书。

2.2 主要设计规范(1) SD 303—88 水电站进水口设计规范(2) SD 144—85 水电站压力钢管设计规范(试行)(3) DL/T 5058-1996 水电站调压室设计规范(4) SDJ 173—85 水力发电厂机电设计技术规范(5) SD 134—84 水工隧洞设计规范(试行)(6) GB 9652—88 水轮机调速器与油压装置技术条件2.3 参考资料和手册《水电站机电设计手册》(水力机械部分)。

3 计算基本资料3.1 水库(水池)特征水位(1)上库(上水池)水位：正常蓄水位＿ｍ；死水位＿ｍ。

(2) 下库(下水池)水位：正常蓄水位＿ｍ；死水位＿ｍ。

4提示：对于混合式抽水蓄能电站，尚应补充上、下库设计、校核洪水位。

3.2 引水系统布置(1)引水系统平面布置(2)引水系统纵剖面布置(3)引水系统特征参数，见表1表1 引水系统特征参数表管道编号部位直径m面积m2长度m管道末端高程m水头损失系数，×Q2备注局部水头损失沿程水头损失水轮机工况水泵工况最大值平均值最小值1…注：（1）引水系统编号示意图，可表示在上表备注栏中。

水轮机效率计算全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水轮机是一种利用水流能量来驱动转子运动的机械装置，是水力发电厂中的主要设备之一。

水轮机的效率指的是水轮机转化输入的水能为机械能的能力，是衡量水轮机性能的重要指标之一。

本文将介绍水轮机效率的计算方法，以便读者更好地了解水轮机的工作原理和性能。

一、水轮机效率的定义水轮机的效率通常用η表示，其定义为水流通过水轮机时被转化为机械功率的比例。

即，水轮机输出的机械功率与输入水能的比值，通常用公式表示为：η = P_out / P_inP_out为水轮机输出的机械功率，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）；P_in为水轮机输入的水能，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）。

水轮机的效率通常为0.7至0.92之间，受水轮机设计、制造质量、运行状况等多方面因素影响。

1. 理论效率计算方法水轮机的理论效率可根据水轮机的设计参数和水流参数进行计算。

理论效率η_t的计算公式为：η_t = 1 - (1/λ)λ为水轮机的比速度，定义为：v_1为水轮机叶片进口处的水流速度（m/s）；g为重力加速度（m/s²）；H为水轮机的有效落差高度（m）。

水轮机的实际效率通常通过实际测量来确定，可以根据以下公式计算：P_out为水轮机输出的机械功率，通常通过功率计等设备来测量；P_in为水轮机输入的水能，通常通过流量计等设备来测量。

在实际应用中，可以通过连续监测水轮机的输出功率和输入水能，计算出水轮机的实际效率，并进行调整和优化。

1. 设计和制造质量：水轮机的设计和制造质量直接影响其效率，良好的设计和制造工艺能够提高水轮机的效率和性能。

2. 运行状况：水轮机的运行状况对其效率也有很大影响，定期检查和维护水轮机可以提高其效率。

3. 水流参数：水轮机的效率和水流参数密切相关，包括水流速度、水流压力、水流量等参数。

4. 负荷变化：水轮机的负荷变化也会影响其效率，需要根据实际负荷情况进行调整。

通过合理设计、制造、运行和维护，可以提高水轮机的效率，减少能源浪费，实现更好的经济效益和环境效益。

第九章 水电站水力过渡过程教学要求：了解水电站水力过渡过程的水力现象和有关基本方程的建立，掌握水锤和机组转速变化计算的基本方法，熟悉调节保证计算的控制指标和基本措施；掌握调压室水位波动分析的基本方法。

水电站的引水系统、水轮机及其调速设备、发电机、电力负荷等组成一个大的动力系统。

这个系统有两个稳定状态：静止和恒速运行。

当动力系统从一个状态转移到另一状态，或在恒速运行时受到扰动，系统都会出现非恒定的暂态（过渡）过程，由此产生一系列工程问题：压力水管（道）的水锤现象、调压室水位波动现象、机组转速变化和调速系统的稳定等问题。

本章主要介绍水电站水力过渡过程的现象和基本方程。

第一节 概述一、水锤（一）水锤现象及其传播引水系统是水电站大系统中的子系统，水锤是发生在引水系统中的非恒定流现象。

当水轮发电机组正常运行时，如果负荷突然变化，或开机、停机，引水系统的压力管道的水流会产生非恒定流现象，—般称为水锤。

水锤的实质是水体受到扰动，在管壁的限制下，产生压能与动能相互转换的过程，由于管壁和水体具有弹性，因此这一转换过程不是瞬间完成的，而是以波的形式在水管中来回传播。

为了便于说明水锤现象，我们首先研究水管材料、管壁厚度、管径沿管长不变，并且无分叉的水管（一般称为简单管），阀门突然关闭时的水锤现象，见图9-1：管图9－1 水锤压力传播过程 中水流的初始状态是水压力为0H ，流速为0v 。

当阀门突然关闭时，首先在阀门附近长度为l ∆的管段发生水锤现象——水体被挤压，水压力上升为H H ∆+0，流速变为0，这时管中水体的动能转变为压能。

由于管壁膨胀，水体被压缩，在管段l ∆中会产生剩余空间，待后面的水体填满剩余空间后，邻近管段水体又会发生水体挤压，引起水压力上升，流速变为0，也产生剩余空间。

这样在水管中，从阀门开始逐段产生水锤现象，水锤波以一定的速度a 从阀门传向进口（水库）。

当水锤到达引水管进口时，这时进口外的水压力为0H ，管内水压力为H H ∆+0，在水管进口处造成压力差H ∆。

D1
7
转速计算值介于发电机同步转速 107.1r/min 和 100r/min 之间。
（1-4）
2
（《水轮机》P165）
（3）效率 的计算：
查表，得
HL240
型水轮机模型参数：转轮直径
D 1m
=
0.35
m，最优工况下的最高
效率 mo = 0.92。则可求出原型效率为：
max 1 (1mo)5
D1m D1
g
（1-15）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77r/min。取最优单位转速 n110 与出 力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量，则 Q11r = 1.098 m3/s，对应的模型效 率 m = 0.895。暂取效率修正值△ = 0.03，则设计工况下原型水轮机效率 = m +△ =
（备注：《水轮机》 P371） 1.3.2 对 HL240 型水轮机工作点的检查和修正 I 方案：6 台机组，单机 41.7 万千瓦。水轮机基本参数计算： (1)转轮直径 D1 的计算： 水轮机额定出力
Pt
nG
g
417000 0.98
425510（KW）
（1-2）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77（r/min）。取最优单位转速 n110 与
（1-20）
Qr Q11r D12 Hr 1.0986.52 94 442.4 （m3/s） （5）几何吸出高度 Hs 的计算：
（1-21）
在设计工况下，模型水轮机的空化系数 m = 0.114
(《水轮机》P321)
查《水轮机》图 3-7，得 = 0.02。
则吸出高度 H s 为：

水轮机机械功率计算公式
水轮机是一种常见的水能利用设备，其主要作用是将水能转化为机械能，使机器运转。

水轮机的机械功率是衡量其性能的一个重要指标，也是水轮机设计和选择的关键参数之一。

水轮机机械功率的计算公式为：P = η×ρ×Q×g×H
其中，P为机械功率，单位为W；η为水轮机的效率；ρ为水的密度，单位为kg/m³；Q为水流量，单位为m³/s；g为重力加速度，取9.81m/s²；H为水头，单位为m。

从公式中可以看出，水轮机的机械功率与多个因素有关，其中最为关键的是水头和水流量。

水头是水轮机的设计参数，通常是在水轮机选型时确定的；而水流量则需要根据实际情况进行测量或估算，包括水源的流量和水轮机的通过效率等因素。

在实际应用中，水轮机的机械功率通常需要通过实验或计算进行验证。

其中，实验方法主要包括直接测量和间接测量两种。

直接测量法通常需要在水轮机输出轴上安装测功机进行测量，可以得到比较准确的机械功率值；而间接测量法则是通过测量水头和流量等参数，结合水轮机的效率和转速等信息进行计算，得到机械功率的近似值。

除了机械功率外，水轮机的性能还可以通过其他参数进行评价，例如转速、输出扭矩、启动时间等。

这些参数可以帮助我们更好地了
解水轮机的工作状态，优化设计方案，提高其利用效率。

水轮机机械功率计算公式是水轮机设计和应用过程中必须掌握的基本知识之一。

通过深入了解和应用这个公式，可以更好地评估水轮机的性能，提高其利用效率和经济效益。

2 计算流程
在某一计算步长中，水轮机数学模型的迭代 流程如图 1 所示，假设上一时刻的单位转速 n11,0 在迭代收敛域内，采用上一时刻的单位转速做为 初始值，由(15-1)和(15-2)分别求出水轮机单位流 量 Q11 和单位力矩 M 11 ，将 Q11 带入式 (15-3)中便 可求出水轮机工作水头 H t ，将 Q11 和 H t 带入 (15-4)中即可得到水轮机流量 Qt ，将 M 11 和 H t 带 入 (15-5) 即可得到水轮机力矩 M t ，将 M t 带入 (15-6)即可求出水轮机转速 nt ，将 nt 和 H t 带入式 (15-7)即可求出新的单位转速 n11, k ，其中 k 表示迭 代次数。当 n11, k 与 n11, k −1 之间的误差小于最大允许 误差 ζ 时结束循环，否则采用 n11, k 作为新的初始 值，并进行下一轮迭代计算。
∆t ≤
15 D1 2 M g − M t ,0 − M t ( n11 )
π Jn11,0
（17）
即计算步长满足式（22）时条件(3)成立。 综合以上三个条件可得
由式（13）可得
D12 Q11 Cm + Cn A= + C Ca a D 2Q Cm + Cn ≤ 1 11 + C Ca a D 2 Q Cm + Cn D12 Q11 − 2 1 11 − Ca Ca Ca C + Cn D 2Q − 1 11 = m Ca Ca
了单位流量恒定不变， 从而设计了两种迭代顺序， 分别满足混流式和贯流式机组的计算。然而，实 际迭代计算中单位流量并非恒定不变的值，当单 位流量变化较为剧烈时该方法常不能满足计算收 敛性的要求。 在工程应用中，常采用多点迭代方法进行求 解，该方法中需要假设多个未知数值，采用循环 嵌套的方法分别判断其是否收敛[4]。由于水轮机 非线性模型没有明确的函数表达关系，难以保证

汛 洪水标准 为 １０年一遇 。 ０
了全年和枯期时段两个方案的比较：
全年 导 流方 案 的导流 时段 为全年 ， 采用 高土石 围堰挡
水（ 围堰最大高度达 ４ ， ２ｍ）右岸两条（０５ｍＸ ２ 城 １． １． ｍ， ５
门洞 型 ）隧 洞 导流 。初 期导 流标 准为 ２ ０年一 遇洪水 重现
［ 要］ 都水库位 于 四川 省江油 市武镇上 游约 ４ ｍ 的摸银 洞峡 谷 涪江上 游河段 ， 大型水 摘 武 ｋ 属
利 工程 。本文介 绍 了武都 水库在 可行 性研 究阶段 和初步设 计阶段 的施 工 导流方案 比选过 程和
确 定的 导流方式 。
［ 关键词］ 武都 水库 ； 工导流 ； 施 设计 ［ 中图分类号 ］ Ｖ ５．２ Ｔ ５１ ＇ １
隧 洞泄流 ， 围堰 的挡水 标准 为 １ 一遇 ； ０年 一汛和 二汛 利用
期 ， 应设 计 导 流流 量 为 Ｑ ｓ７０ｍ／； 相 ＝ ９ ３ 后期坝 体 渡汛 标 ｓ
准为 １０年 一遇 ， ０ ２条导流 隧洞和 ３孔坝体 底孔联 合泄流 ， 相 应设计 导流流 量为 Ｑ ８５ ０ｍＶ 。 ＝ １ ｓ
２ １年 第 ５期 ００
［ 文章 编号 】０ ２ ０２ （ ０ ０） ５ ０ ｓ ２ １０ － ６ ４ ２ １ Ｏ —０ １ 一０
东北 水利 水 电
规划 设计
武都水库施工导流设计
杨 柳 ， 叶蓬春 ２
（． 水 电开发 有 限 责 任 公 司 ， １二滩 四川 成 都 ６０５ ；． 水利 水 电勘 测 设 计 研 究 院 ， １０ １２四川 四川 成 都 ６１０ ） ２７２
初 步设 计对 施 工 各期 的 导流 标 准进 行 复核 后仍 维持 原 导流标准 不变 。 推荐 的导流方 案为 ： 初期 导 流包括 一 枯 、 汛 、 枯 、 一 二 二汛 ： 一枯 和 二 枯利 用混凝土 面板 土石围堰 挡水 ， 岸一 条 １ ｍＸ ３ Ｉ 右 １ ｌ． Ｉ 导流 ５Ｔ

第五节 水轮机运转综合特性曲线及其绘制运转综合特性曲线是在转轮直径1D 和转速n 为常数时，以水头H 和出力P 为纵、横坐标而绘制的几组等值线，它包括等效率线),(H P f =η，等吸出高度线),(H P f H S =以及出力限制线。

此外，有时图中还绘有导叶等开度0a 线，转桨式水轮机的叶片等转角ϕ线等。

图8-17 水轮机的运转综合特性曲线图8-17为某混流式水轮机的运转综合特性曲线。

水轮机的运转综合特性曲线一般由模型综合特性曲线换算而来。

由水轮机相似定律可知，当水轮机的1D 、n 为常数时，具有下列关系存在。

211111)()(n nD n f H == （8-8）ηηη∆+=M （8-9） 215.1111181.9)(D H Q Q f P η== （8-10）H E f H s )(900/10)(σσσ∆+--== （8-11）根据上述关系式，可以把1111~n Q 为坐标系的模型综合特性曲线换算为以P ~H 为坐标系的运转综合特性曲线。

下面以混流式和转桨式水轮机为例，介绍如何用模型综合特性曲线绘制水轮机运转综合特性曲线。

一、混流式水轮机运转特性曲线绘制1．等效率曲线的绘制 1）计算：① 按以下两式求出水轮机原型最优工况效率0T η和效率修正值η∆。

11500)1(1D D MM T ηη--= （8-12）00M T ηηη-=∆ （8-13）为简化计算，其他工况的效率修正值也采用η∆。

② 求水轮机的最优单位转速011n 和单位转速修正值11n ∆。

③ 在最小水头min H 和最大水头max H 范围内进行分段，一般可取4~5个水头，其中包括min H 、r H 和max H ，并分别计算各水头对应应的单位转速11n 。

④ 求各选取水头相应的模型单位转速M n 11111111111n HnD n n n M ∆-=∆-= （8-14）⑤ 在模型综合特性曲线图上作各M n 11的水平线，得到与模型综合特性曲线等效率曲线交点的坐标值M Q 11和M η。

大波动过渡过程计算分析总结水电站输水系统和机组过渡过程的计算分析具有重要的意义，该计算分析对于机组参数GD2的选择、导叶关闭规律的确定、调压室参数的选择和管道线路的布置等方面都有重要的指导作用。

水电站过渡过程计算分析由大波动过渡过程计算分析和小波动过渡过程计算分析两部分组成。

以下对大波动过渡过程计算分析进行总结说明。

大波动过渡过程计算分析主要包含以下几个部分：①该类系统数学计算模型的建立和求解；②仿真计算程序的编制；③具体输水系统有关原始数据的准备（包含实际系统概化问题）；④各种大波动控制工况的计算分析；⑤《水力过渡过程计算分析报告》的撰写。

一．数学计算模型的建立水电站输水系统数学模型由输水道数学模型和边界数学模型两部分构成。

1．输水道数学模型目前，输水道数学模型是根据一元总流流体的运动方程和连续方程，建立有压管道水力瞬变的弹性水锤基本方程组，然后利用特征线法对方程组进行简化、求解（这里暂不讨论无压输水道）；由于在建立和求解模型的过程中，存在一些简化和假定条件，因此存在以下几个值得研究的问题：①现模型采用一元流假定，该假定在某些情况下不适用，应该改用“二元流”或“三元流”原理构造数模。

②该模型要求“同一段管道为单特性管”，因此须对非单特性管进行合理概化。

③该模型中管道阻力系数采用的是阀门关闭前稳态流动的值，实际应该采用动态的阻力系数。

④计算时间步长和波速调整的优化。

⑤含气水锤模型的建立。

2．边界数学模型不同边界具有不同的数学模型，目前基本边界的数学模型已较成熟，满足仿真计算精度要求。

3．数模的求解方法有压输水道数学模型采用特征线法求解；简单边界数学模型（如一元非线性代数方程）采用改进的不动点迭代法求解；复杂边界数学模型（如二元非线性代数方程组）采用牛顿-莱甫生法求解。

二．仿真计算程序的编制利用FORTRAN语言将已建立的数学模型和所选的求解方法编制成仿真计算程序。

同时，须注意以下几个问题：①水轮机特性曲线的变换（目前采用改进的Suter法）。

水利专业常用计算公式、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算： Q=B 0δεm （ 2gH 03）1/2式中： m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u ＝ C Ri流量公式Q ＝Au ＝ A C Ri流量模数K ＝A C R式中： C —谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝ 1 R1/ 6nR —水力半径（ m ）； i —渠道纵坡；A —过水断面面积（ m 2）； n —曼宁粗糙系数，其值按 SL 18 确定。

3、水电站引水渠道中的水流为缓流。

水面线以 a1型壅水曲线和 b1 型落水曲线最为常见。

求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。

逐段试算法的基本公式为h222 a 2v 2a1v 1h12g 12g △ x=i-i f式中： △ x ——流段长度（ m ）；g ——重力加速度（ m/s2）；h 1、 h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（ m ）； v 1、 v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（ m/s ）； a 1、 a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；i f ——流段的平均水里坡降，一般可采用h f 1 22 22n 1v 1n 2v 2x 2 R14/3R24/31i f1 i f2或 i fi f式中： h f —— △ x 段的水头损失（ m ）；n 1、 n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则 n 1=n 2=n ；R 1、 R 2——分别为上、下游断面的水力半径（ m ）； A 1、 A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡） ；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为H v —水的气化压强水柱高（ m ）h f22n 1v122 n 2v2R14/3R24/32）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：22 v 2 v1h ωh c h ff c 2 1i f Lcfc2g2g5、前池虹吸式进水口的设计公式（ 1）吼道断面的宽高比： b 0/h 0=1.5 —2.5 ；（ 2）吼道中心半径与吼道高之比： r 0/h 0=1.5 —2.5 ； （3）进口断面面积与吼道断面面积之比： A 1/A 0=2—2.5 ； （ 4）吼道断面面积与压力管道面积之比： A 0/A M =1— 1.65 ；（5）吼道断面底部高程（ b 点）在前池正常水位以上的超高值： △ z=0.1m —0.2m ； （6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比： l/P=0.7— 0.9；6、最大负压值出现在吼道断面定点 a 处， a 点的最大负压值按下式确定：h B 、 ah 02g式中：—前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（ m ）；h w —从进水口断面至吼道断面间的水头损失（ m ）；p / —因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。

水轮机发电量计算公式1. 水轮机发电量计算公式-概述水轮机是一种利用水流能量产生动力的设备，广泛应用于水利建设和能源利用中，而水轮机发电量是指水轮机在一定时间内所产生的电能，是衡量水力发电效益的重要指标。

本文将介绍水轮机发电量的计算公式。

2. 实际发电量计算公式水力发电是利用水能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能的过程。

其发电量可通过公式进行计算。

实际发电量= 电量计量系数×水流量×水头×发电机效率其中，电量计量系数是反映水轮机发电状态的一个参考系数，通常取值在0.7-0.9之间；水流量是指水轮机受到的水流量，单位为m³/s；水头是指水位差，单位为m；发电机效率是指发电机将机械能转换为电能的效率，通常取值在0.85-0.95之间。

3. 纯水力利用公式在理想情况下，水轮机所消耗的水能全部转化为机械能，再由发电机转化为电能，此时的发电量被称为纯水力利用发电量。

纯水力利用发电量=0.102×水流量×水头其中，0.102为固定系数，其取值与水轮机类型有关；水流量和水头的单位同上。

4. 机械效率公式机械效率是指水轮机将水能转换为机械能的效率，通常取值在0.8-0.95之间。

机械效率=输出功率÷输入功率其中，输出功率指的是水轮机将水能转化为机械能后的输出功率，单位为kW；输入功率为水能转化为机械能所需的功率，通常为水流量和水头的函数。

5. 发电机效率公式发电机效率是指发电机将机械能转换成电能的效率，通常取值在0.85-0.95之间。

发电机效率=输出电功率÷输入机械功率其中，输出电功率指的是发电机输出的电功率，单位为kW；输入机械功率指的是水轮机将水能转换为机械能的输入功率，单位为kW。

6. 转速计算公式水轮机的转速是指水轮机旋转的速度，其计算公式为：n= （60×v）÷（π×D）其中，n为转速，单位为r/min；v为水流速度，单位为m/s；D为水轮机轮盘的直径，单位为m。

水轮机转轮直径计算公式水轮机转轮直径可是水力发电中一个相当关键的参数呢。

要搞清楚水轮机转轮直径的计算公式，咱们得先从水轮机的工作原理说起。

水轮机就像是一个大力士，把水流的能量巧妙地转化为机械能，然后带动发电机发电。

而转轮就是水轮机的核心部件，它的直径大小直接影响着水轮机的性能和效率。

那水轮机转轮直径的计算公式到底是啥呢？一般来说，常用的公式是：D1 = √((Ns / 9.81H^(3/2)η)) 。

这里面的“D1”就是转轮直径啦，“Ns”表示水轮机的额定出力，“H”是水轮机的工作水头，“η”则是水轮机的效率。

可别小看这个公式，这里面每个参数都有它的讲究。

比如说工作水头，它可不是简单地测量一下上下游的水位差就行，还得考虑水流的速度、压力等因素。

我记得有一次去一个小型水电站考察，那里的工程师就因为对工作水头的计算不够准确，导致最初设计的水轮机转轮直径偏小，发电效率大打折扣。

后来经过重新计算和调整，更换了合适直径的转轮，才让电站的运行恢复正常，那可真是费了好大一番功夫。

再说说效率这个参数。

水轮机的效率受到很多因素的影响，像转轮的形状、叶片的角度、水流的流态等等。

不同类型的水轮机，效率也会有所不同。

为了提高水轮机的效率，工程师们可是绞尽了脑汁，不断地优化设计。

在实际应用中，计算水轮机转轮直径可不是套个公式那么简单。

还得考虑很多实际情况，比如水质的好坏、水流的含沙量、机组的运行方式等等。

有时候，为了确保计算结果的准确性，还得进行模型试验或者数值模拟。

总之，水轮机转轮直径的计算是一个复杂但又非常重要的工作。

只有准确计算出转轮直径，才能让水轮机高效稳定地运行，为我们源源不断地输送电能。

这就像是给大力士量身定制一套合身的装备，只有装备合适了，大力士才能发挥出最大的力量！希望通过我的这番讲解，能让您对水轮机转轮直径的计算公式有更清楚的了解。

要是您以后有机会参与相关的工作或者研究，可一定要认真对待这个关键的参数哦！。

由描述调压室水位波动的连续方程和运动方程推导的调压室涌浪相似准则
2 λ2 λ λ λ λ2 λV λ1; L n4 / 3 =1 λQ λQ λt λ Z λt λZ λd
(1)
式中：Q为管道流量；V为管道流速；n为管壁糙率系数；t为时间；L、d为压力管道长度和直径；Z、D为调 压室水位和圆筒直径。 2.2 水锤压力相似准则 根据管道一维非恒定流运动方程和连续方程，导出水锤压力相似准则如下。 水流运动相似
比尺名称 糙率比尺λn 管径比尺λd 水位或测压管水头比尺 λZ、λH 长度比尺λL 流速比尺λV 时间比尺λt 调压室筒径比尺λD 流量比尺λQ 7.07 62.8 17678 3 50 7.07 11.14 引水系统比 尺 1.53 50 50 78.8 尾水系统比 尺
水
2005 年 10 月
SHUILI
XUEBAO
图2
共一室三台机满发突然全部事故甩负荷调压井 最低涌浪与关机时间关系
图3
共一室三台机满发突然全部事故甩负荷 调压井最高涌浪与关机时间关系
图4
共一室二台机满发时突然第三台机开启 调压井最高涌浪与关机时间关系
图5
共一室三台机满发突然一台事故甩负荷 调压井最低涌浪与关机时间关系
由图看出，关机时间在30s以内，调压室最大/最小涌浪高度基本不随时间变化；只有当关机时间超过 30s以后，涌浪水位才随关机时间的延长而逐渐降低。这里要说明的是，导叶关闭时间一般为10s左右，本 文延长到30s、50s是为了检查计算与试验结果的吻合程度。 图6、图7给出了试验与计算调压室涌浪波动过程线。试验与计算的最高/最低涌浪水位、周期及稳定 时间符合良好，表明数值计算方法及其参数选择是正确的。
5
水