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最優工況
鎖定
- 中文名
- 最優工況
- 外文名
- The optimal conditions
- 釋 義
- 水輪機效率最高的工作狀況
- 學 科
- 水利工程
最優工況簡介
水輪機在運行過程中，由於外界條件（如水電站水頭、機組負荷）的變化，其水頭、流量、功率等工作參數也在不斷地發生變化，轉輪中的水流流態也是不斷地改變的。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。
最優工況水輪機的最優工況
水輪機效率最高的工況稱為水輪機的最優工況，其餘工況均稱為水輪機的非最優工況。
水輪機在最優工況運行時，水力損失最小。理論上，最優工況應發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、脱流等現象，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，就會發生撞擊時，會出現脱流和漩渦區，產生撞擊損失，使水輪機效率下降。
2、最優水流出口
（1）法向出口。當從轉輪流出的水流是沿着軸面流動且無旋時，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）略具正環量的水流出口。當轉輪出口水流略具正環量時，出口水流角α2略小於90°，Vu2略大於零，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。
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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，因而不易發生脱流及滯水區，從而減少尾水管的能量損失；
②由於轉輪進、出口環量的增大，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。
最優水流出口
最優工況水輪機非最優工況
對於形狀和尺寸均已確定的水輪機，最優工況只會在某個水頭、流量和轉速的條件下出現。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工況運行。
下圖《水輪機非最優工況》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，其中虛線表示最優工況。
水輪機非最優工況
