□劉建紅 □張新偉 □王文先(黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司)

一、概述

在水電站設(shè)計(jì)及運(yùn)行中，為了分析計(jì)算水電站的動(dòng)力指標(biāo)或擬定機(jī)組的運(yùn)行方式以及考察機(jī)組的動(dòng)力特性，需要將水輪機(jī)模型綜合特性曲線按相似公式換算成原型機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線。該曲線是以水頭H(m)、出力Nt(kW)為縱橫坐標(biāo)，綜合反映了H、N、η、Hs等參數(shù)之間的關(guān)系，包括等效率線、出力限制線和等吸出高度線?？赏ㄟ^Excel提供查詢功能和繪圖功能繪制上述曲線。

另外，在水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)中需要查詢?cè)S多曲線或參數(shù)表，為減少人工查詢的誤差，提高查詢速度，可采用Excel的查詢功能完成表格的自動(dòng)查詢和參數(shù)列表。

二、水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線繪制

根據(jù)水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)已確定的轉(zhuǎn)輪直徑D1(m)、機(jī)組同步轉(zhuǎn)速n(r/min)、水輪機(jī)額定出力N(kW)，在最大和最小水頭之間若干個(gè)特征水頭值(包括Hmax、Hmin及Hr)，在模型特性曲線上讀取與等效率曲線交點(diǎn)處的n11(r/min)、Q11(1/s)、ηM(%)、σM參數(shù)。列表計(jì)算相應(yīng)的原型機(jī)效率ηT(%)、吸出高度Hs(m)及水輪機(jī)出力Nt(kW)。計(jì)算列表格式如圖1所示(以混流式水輪機(jī)為例)。

（一）參數(shù)計(jì)算列表格式

參數(shù)計(jì)算表格式以便于查詢等效率曲線左右支數(shù)據(jù)為原則，將數(shù)據(jù)表以D列升序?yàn)殛P(guān)鍵字進(jìn)行了重新分區(qū)排列。

圖1 參數(shù)計(jì)算表格式示例(水頭H=63.7m)

圖2 等效率線數(shù)據(jù)源(左支)

（二）獲取等效率曲線數(shù)據(jù)源

分別列出曲線所需的左右支數(shù)據(jù)，如圖2、圖3所示。

圖3 等效率線數(shù)據(jù)源(右支)

為了避免查表的人為差錯(cuò)，在M列的單元格內(nèi)采用自動(dòng)查詢公式引用圖1的數(shù)據(jù)。如M5單元格公式為：

采用IF語句嵌套自動(dòng)指向圖1所列的數(shù)據(jù)表。

（三）繪制綜合特性曲線

根據(jù)圖2、圖3數(shù)據(jù)源，可以分支繪制等效率曲線(對(duì)應(yīng)某一特定效率值)。重復(fù)繪制不同效率值的左、右分支曲線。

以類似的方法可以繪出等吸出高度線。

根據(jù)電站的水頭和出力范圍設(shè)定合適的坐標(biāo)軸和刻度值，添加特征水頭線(Hmin、Hmax、Hr)、出力限制線及等效率線的標(biāo)識(shí)，可完成綜合特性曲線的繪制。經(jīng)對(duì)特征點(diǎn)的檢查，繪制精度滿足使用要求。

三、數(shù)據(jù)查詢

（一）建立查詢數(shù)據(jù)源表

在建立數(shù)據(jù)源表時(shí)，對(duì)用于索引的行或列，必要時(shí)需要按升序進(jìn)行重新排列。表1為橋式起重機(jī)系列數(shù)據(jù)源表(局部)。

表1 橋式起重機(jī)系列數(shù)據(jù)源表

依查詢簡(jiǎn)單直觀為原則設(shè)置索引行或列。本示例以表1中的第2行(主鉤起重量)為主索引，第4行(橋機(jī)跨度)為第二索引。在表2中的B29、B30單元格內(nèi)輸入“主廠房寬度”和“最大起重件重量”，即可自動(dòng)列出其余相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)于非系列跨度可自動(dòng)插值計(jì)算。

（二）建立數(shù)據(jù)查詢項(xiàng)目表

以實(shí)際需要為目的建立數(shù)據(jù)查詢項(xiàng)目表(局部)，見表2。查詢項(xiàng)目的關(guān)鍵字(表2中A列)應(yīng)與數(shù)據(jù)源表中的“項(xiàng)目”所列單元格內(nèi)容(表1中A列)相同。

表2 數(shù)據(jù)查詢項(xiàng)目表

（三）建立數(shù)據(jù)查詢程序

表2中B列順序的查詢程序代碼為：

可參照類似的指令建立B32～B58的查詢代碼。上述查詢程序可正確實(shí)現(xiàn)所需參數(shù)的查詢和列表。

四、結(jié)語

Excel平臺(tái)適宜開發(fā)編制滿足實(shí)際應(yīng)用需要的功能較單一的小型程序，用于數(shù)據(jù)計(jì)算、查詢和曲線處理。將Excel用于水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制和參數(shù)表的查詢是對(duì)其應(yīng)用的一個(gè)新探索。