基于EXCEL平台的专业图表设计与数据查询功能应用

□刘建红 □张新伟 □王文先(黄河勘测规划设计有限公司)

一、概述

在水电站设计及运行中，为了分析计算水电站的动力指标或拟定机组的运行方式以及考察机组的动力特性，需要将水轮机模型综合特性曲线按相似公式换算成原型机的运转特性曲线。该曲线是以水头H(m)、出力Nt(kW)为纵横坐标，综合反映了H、N、η、Hs等参数之间的关系，包括等效率线、出力限制线和等吸出高度线。可通过Excel提供查询功能和绘图功能绘制上述曲线。

另外，在水轮机选型设计中需要查询许多曲线或参数表，为减少人工查询的误差，提高查询速度，可采用Excel的查询功能完成表格的自动查询和参数列表。

二、水轮机运转特性曲线绘制

根据水轮机选型设计已确定的转轮直径D1(m)、机组同步转速n(r/min)、水轮机额定出力N(kW)，在最大和最小水头之间若干个特征水头值(包括Hmax、Hmin及Hr)，在模型特性曲线上读取与等效率曲线交点处的n11(r/min)、Q11(1/s)、ηM(%)、σM参数。列表计算相应的原型机效率ηT(%)、吸出高度Hs(m)及水轮机出力Nt(kW)。计算列表格式如图1所示(以混流式水轮机为例)。

（一）参数计算列表格式

参数计算表格式以便于查询等效率曲线左右支数据为原则，将数据表以D列升序为关键字进行了重新分区排列。

图1 参数计算表格式示例(水头H=63.7m)

图2 等效率线数据源(左支)

（二）获取等效率曲线数据源

分别列出曲线所需的左右支数据，如图2、图3所示。

图3 等效率线数据源(右支)

为了避免查表的人为差错，在M列的单元格内采用自动查询公式引用图1的数据。如M5单元格公式为：

采用IF语句嵌套自动指向图1所列的数据表。

（三）绘制综合特性曲线

根据图2、图3数据源，可以分支绘制等效率曲线(对应某一特定效率值)。重复绘制不同效率值的左、右分支曲线。

以类似的方法可以绘出等吸出高度线。

根据电站的水头和出力范围设定合适的坐标轴和刻度值，添加特征水头线(Hmin、Hmax、Hr)、出力限制线及等效率线的标识，可完成综合特性曲线的绘制。经对特征点的检查，绘制精度满足使用要求。

三、数据查询

（一）建立查询数据源表

在建立数据源表时，对用于索引的行或列，必要时需要按升序进行重新排列。表1为桥式起重机系列数据源表(局部)。

表1 桥式起重机系列数据源表

依查询简单直观为原则设置索引行或列。本示例以表1中的第2行(主钩起重量)为主索引，第4行(桥机跨度)为第二索引。在表2中的B29、B30单元格内输入“主厂房宽度”和“最大起重件重量”，即可自动列出其余相关数据，对于非系列跨度可自动插值计算。

（二）建立数据查询项目表

以实际需要为目的建立数据查询项目表(局部)，见表2。查询项目的关键字(表2中A列)应与数据源表中的“项目”所列单元格内容(表1中A列)相同。

表2 数据查询项目表

（三）建立数据查询程序

表2中B列顺序的查询程序代码为：

可参照类似的指令建立B32～B58的查询代码。上述查询程序可正确实现所需参数的查询和列表。

四、结语

Excel平台适宜开发编制满足实际应用需要的功能较单一的小型程序，用于数据计算、查询和曲线处理。将Excel用于水轮机运转特性曲线的绘制和参数表的查询是对其应用的一个新探索。