對于形狀和尺寸均已確定的水輪機,最優(yōu)工況只會在某個水頭、流量和轉速的條件下出現(xiàn)。但水輪機在實際運行中,水頭、流量總是變化的,因此不可避免地要偏離最優(yōu)工況運行。
下圖《水輪機非最優(yōu)工況》為水頭固定、導葉開度減小和導葉開度固定、水頭降低時的轉輪進、出口速度三角形的變化情況,其中虛線表示最優(yōu)工況。
對于軸流轉槳式水輪機,轉輪槳葉可隨著工況的改變而轉動到相應的角度,使轉輪進口水流接近無撞擊和出口接近最優(yōu)出流,因而轉輪可以在相當大的水頭和流量變化范圍內具有高的效率和穩(wěn)定性。 2100433B
水輪機效率最高的工況稱為水輪機的最優(yōu)工況,其余工況均稱為水輪機的非最優(yōu)工況。
水輪機在最優(yōu)工況運行時,水力損失最小。理論上,最優(yōu)工況應發(fā)生在進口水流無撞擊、出口水流呈法向的條件下。
1、無撞擊進口
當轉輪進口水流的相對速度的方向與葉片剖面的中線在進口處的切線相一致的時候,水流繞流平順,不產生撞擊、脫流等現(xiàn)象,水力損失最小,稱為無撞擊進口。
但當水流相對速度與葉片剖面中線在進口處的切線方向不一致的時候,就會發(fā)生撞擊時,會出現(xiàn)脫流和漩渦區(qū),產生撞擊損失,使水輪機效率下降。
2、最優(yōu)水流出口
不同水頭下的反擊式水輪機對最優(yōu)水流出口的要求略有不同。對高水頭水輪機,最理想的轉輪出流是法向出口;而對中、低水頭混流式水輪機及軸流式水輪機,轉輪的略具正環(huán)量的水流出口是有利的。
(1)法向出口。當從轉輪流出的水流是沿著軸面流動且無旋時,稱為法向出口,此時出口水流角α2=90°,出口速度三角形為直角三角形。
(2)略具正環(huán)量的水流出口。當轉輪出口水流略具正環(huán)量時,出口水流角α2略小于90°,Vu2略大于零,此時Vu2的方向與轉輪轉動的方向一致。此出流與法向出口相比,對混流式水輪機及軸流式水輪機,反而能減少水力損失,改善水輪機的效率及汽蝕性能。
原因如下:
①具微量正向旋轉的水流,在水流自身的離心力作用下,將緊貼尾水管的管壁流動,因而不易發(fā)生脫流及滯水區(qū),從而減少尾水管的能量損失;
②由于轉輪進、出口環(huán)量的增大,相應使轉輪進、出口水流相對流速w1、w2減少,從而也能降低轉輪中的水力損失。
水輪機在運行過程中,由于外界條件(如水電站水頭、機組負荷)的變化,其水頭、流量、功率等工作參數(shù)也在不斷地發(fā)生變化,轉輪中的水流流態(tài)也是不斷地改變的。相應的,這些不同運行工況下的水輪機的水力損失也各不相同,即水輪機效率各不一樣。
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為了研究水泵在水輪機泵工況小流量下的流場特性,對某電站水泵水輪機進行建模.采用SIMPLEC算法和剪切壓力傳輸模型(SSTk-ω)模擬泵工況的流場特性,分析當泵工況活動導葉處于設計開度時在小流量下轉輪、導葉的流場,結合實驗對水泵水輪機的性能進行對比計算.結果顯示,在導葉設計開度下當體積流量為設計流量的15%~53%時揚程曲線有小幅度波動;流量越小在導葉間的類似射流現(xiàn)象越明顯,隨著流量降低渦結構逐漸增多并且尺度逐漸變大,以至于充滿整個活動導葉與固定導葉之間的流域;導葉的存在是小流量下?lián)P程小幅度波動的主要原因.以上結論均可為水泵水輪機的優(yōu)化設計提供依據(jù).
根據(jù)GB18285-2005點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法)在機動車保有量大、污染嚴重的地區(qū)所要求的,對機動車尾氣排放檢測的檢測方法之一。
在底盤測功機上的測試運轉循環(huán)由 ASM5025 和 ASM2540 兩個工況組成。具體如圖《穩(wěn)態(tài)工況法(ASM)試驗運轉循環(huán)》所示。
經(jīng)預熱后的車輛加速至 25.0km/h,測功機以車輛速度為 25.0km/h、加速度為 1.475m/s 時的輸出功率
的 50%作為設定功率對車輛加載,工況計時器開始計時(t=0s)。車輛以25.0 km/h 1.5km/h 的速度持續(xù)運轉 5s,如果底盤測功機模擬的慣量值在計時開始后持續(xù) 3s 超出所規(guī)定誤差范圍,工況計時器將重新開始計時(t=0)。如果再次出現(xiàn)該情況,檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應時間進行預置,(如果分析儀響應時間為 10s,則預置時間為 10s,t=15)然后系統(tǒng)開始取樣,持續(xù)運行 10s(t=25s)即為 ASM5025 快速檢查工況。ASM5025 快速檢查工況結束后繼續(xù)運行至 90s(t=90s)即為 ASM5025工況。
ASM5025 工況檢測結束后車輛立即加速至 40.0km/h,測功機以車輛速度為 40.0km/h,加速度為1.475m/s 時的輸出功率的25%作為設定功率對車輛加載。工況計時器開始計時(t=0s)。車輛以40.0 km/h 1.5km/h 的速度持續(xù)運轉 5s,如果底盤測功機模擬的慣量值在計時開始后持續(xù) 3s超出所規(guī)定誤差范圍,工況計時器將重新開始計時(t=0)。如果再次出現(xiàn)該情況,檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應時間進行預制,(如果分析儀響應時間為 10s,則預時間為 10s,t=15)然后系統(tǒng)開始取樣,持續(xù)運行10s(t=25s)即為ASM2540快速檢查工況。ASM2540快速檢查工況結束后繼續(xù)運行至90s(t=90s)即為 ASM2540 工況。2100433B
計算特征水位穩(wěn)定性系數(shù)、庫水位工況下穩(wěn)定性變化、庫水位不同下降速率表,工況下穩(wěn)定性變化。
工況概述
如:1.發(fā)動機在燃料消耗率最低時的運行狀態(tài)稱"經(jīng)濟工況";在負荷超過額定值時的運行狀態(tài)稱"超載工況"
內燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況,以該時刻內燃機輸出的有效功率和曲軸轉速表示。曲軸轉速即為內燃機轉速。
2.兩位兩通閥,A孔通,B不通屬于一種工況,B孔通,A孔不通也屬于一種工況。
水泵工況曲線。
在生產過程中的狀況或工藝條件也可稱為工況,在設計的時候設定的一個初始的狀況稱為設計工況。
如:復雜工況、特殊工況。
在定制非標設備前,設備廠家也會要求買方提供設備相應的工況,即生產工藝條件。