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水轮机在各种运行工况下能量参数变化的性能。水轮机能量特性包括水轮机出力（流量）、转速、效率等参数及其相互关系。 水轮机工作过程是水能向机械能转换的过程，转换中的能量损失使水轮机效率小于1，在众多损失中水力损失最大，对水轮机效率的影响最为突出。水力损失是水流与过流部件（如反击式水轮机的蜗壳、导水机构、转轮、尾水管等）产生摩擦、撞击、涡流和脱流造成的，损失的大小与水流速度，过流部件的形状、粗糙度，以及水流状态有关。研究水轮机水力效率，要对转轮叶片进出口水流速度三角形进行分析。转轮进口无撞击损失（进口水流速度三角形的相对速度方向角等于转轮叶片进口装置角），出口无涡流损失（出口水流速度三角形的绝对速度方向角为90°）时，水轮机水力效率最高，偏离上述条件效率就降低。水轮机出力的调整是根据系统调度要求，通过调节导叶开度（轴流转桨式水轮机还包括桨叶角度），即调节水轮机流量，从而引起出力和效率的变化而实现的。水轮机能量特性参数间的变化关系，工程上常用水轮机特性曲线表示。特性曲线主要包括综合特性曲线、工作特性曲线和运转特性曲线，如图所示。
水轮机特性曲线 （a）HL160—46转轮综合特性曲线；（b）HL240型转轮（D=3.3m，n=125 r/min）工作特性曲线；（c）HL240型转轮（D=3.3m，n=125 r/min）运转特性曲线
水轮机综合特性曲线是根据模型试验资料绘制的。通常以水轮机单位转速（n11）和水轮机单位流量（Q11）为纵横坐标，用等值线形式表示模型水轮机在各种工况下导叶开度（a0）、桨叶角度（轴流转桨式水轮机）、运行效率、空化系数（σ）等参数的变化规律。对于混流式水轮机，中国通常还给出95%最大出力线作为水轮机出力限制线，如图（a）。不同类型和不同系列的水轮机，由于过流通道和转轮型式不同，有各自的综合特性曲线，用来进行水轮机对比、选型和绘制原体水轮机的各种特性曲线。原体水轮机的能量特性可用水轮机工作特性曲线和运转特性曲线表示，这两种曲线由模型水轮机综合特性曲线依据相似律换算而得。 水轮机工作特性曲线，指某一具体水轮机，在某一水头运行时，效率与出力（或流量）之间的关系曲线，即η=f（P），或η=f（Q），见图（b）。水轮机运转特性曲线是由各种工作特性曲线综合而成的，在不同的工作特性曲线基础上，根据不同水头（H）、出力（P）、效率（η）及允许吸出高度（Hs）等工作参数，绘制在一起的综合关系曲线，见图（c）。包括等效率线η=f（H，P），等吸出高度线Hs=f（H，P）和机组的出力限制线。它是指导水电站水轮机运行和经济效益计算的重要依据。
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