水轮机课程设计
水轮机课程设计蜗壳设计
水轮机课程设计 蜗壳设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水轮机蜗壳的基本结构及其在水力发电中的作用；2. 学生能够掌握蜗壳设计的基本原理，包括流速分布、水流角度和压力的计算；3. 学生能够了解并描述影响蜗壳效率的主要因素。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行蜗壳进出口直径、形状和长度的初步计算；2. 学生通过实际案例分析和模拟实验，培养解决蜗壳设计过程中遇到问题的能力；3. 学生能够运用CAD软件或其他绘图工具，绘制出符合技术要求的蜗壳结构图。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对水利工程学科的热爱和对水轮机蜗壳设计的兴趣；2. 学生在学习过程中，树立节能减排和可持续发展的观念，认识到蜗壳设计在环境保护和资源合理利用方面的重要性；3. 学生能够通过团队协作完成设计任务，培养沟通协调能力和集体荣誉感。
课程性质：本课程为应用实践性课程，结合理论知识和实际操作，提高学生的工程实践能力。
学生特点：学生为高中年级，具有一定的物理基础和数学计算能力，对工程设计和实践操作具有好奇心。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生主动参与，培养其解决问题的能力和创新思维。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在课程结束时能够达到预定的教学效果。
二、教学内容1. 引言：水轮机蜗壳的作用与结构简介，使学生了解蜗壳在水轮机中的重要性。
相关教材章节：第一章 水轮机概述2. 蜗壳设计原理：a. 流体力学基础，包括流速分布、水流角度和压力的计算；b. 蜗壳设计的基本参数及其相互关系；c. 影响蜗壳效率的因素。
相关教材章节：第二章 水轮机蜗壳设计原理3. 蜗壳设计计算：a. 蜗壳进出口直径、形状和长度的计算方法；b. 实际案例分析，以加深学生对蜗壳设计的理解；c. 模拟实验，锻炼学生解决实际问题的能力。
相关教材章节：第三章 蜗壳设计计算4. 蜗壳设计实践：a. 运用CAD软件或其他绘图工具进行蜗壳结构图的绘制；b. 团队协作完成蜗壳设计任务，培养学生的沟通协调能力；c. 针对设计方案进行评价和优化。
流体机械原理(水轮机)课程设计指导书
《流体机械原理（水轮机）》课程设计指导书适用专业:热能与动力工程课程代码: 8511910学时: 3周学分: 3编写单位:能源与环境学院编写人:曾永忠、王桃系(部)主任:分管院长:批准时间:年月日1课程设计的目的专业课程设计是热能与动力工程专业的一个重要实践环节。
学生通过这一环节的学习和锻炼，可进一步巩固和加深所学理论知识，掌握水轮机转轮叶片水力设计的原理、方法和步骤，并使分析和解决工程实际问题的能力得到培养和训练。
2课程设计组织形式在设计室由教师集中指导。
3课程设计步骤1、概述（转轮水力设计目的、意义；对现有型谱的分析；主要设计理论方法、特点及基本假设、设计理论的发展方向）2、选择设计参数（1）选择参考转轮、论证、选择设计参数m s n Q n ση,,,,1111等。
（2）确定轴面流道形状尺寸：论证选择0b 、1Z 、上冠、下环型线、下环锥角a……。
（3）绘制轴面流网及各条)(m m L f V =曲线。
至少绘出五条轴面流线，6组等势线；校核、调整轴面流网精度要求：%5~3%100)(<⨯∆∆iiσσδ；绘制并检查各条)(m m L f V =曲线的变化规律是否正确合理。
（4）轴面涡线绘制---叶片绘型①0=u ω的设计方法的基本假设及流动分析；②设计的理论基础是在叶片无限多、无限薄假设下，流线与翼型骨线形状完全一致，因而可分别在各计算流面上求出流体质点相对运动轨迹---即可求得各流面上的翼型骨线；按强度要求加厚成型，再将各流面翼型按一定规律组合成叶片。
因此，可将混流式转轮变厚度回转面上的环列叶栅问题按流线法求解。
③要求：叶片范围轴面流线长至少分为6小段，包括进、出口边分点在内至少有7个分点。
注意合理选取上冠流线的长度。
）a. 流面上水流质点的运动分析---叶片微分理论（水流质点运动的微分方程、流线方程）沿各流线数值积分：m m u l rV rV r ∆-⋅=∆2ωθ （对上冠流线）θω∆-⋅=∆r V r r V l u m m 22 （对其余流线）b.论证、选择)(m u l f r V =变化规律；c ．列表进行上冠流线数值积分（对计算结果检查包角∑∆=i θθ的正确性）d ．列表进行其余流线数值积分（所得各轴面涡线的间距应平滑有规律的变化，以保证叶片光滑性检查符合要求。
水轮机的毕业设计
水轮机的毕业设计水轮机的毕业设计一、引言水轮机是一种利用水流动能转化为机械能的装置，广泛应用于水电站、水泵站等工程中。
作为水利工程专业的学生，我对水轮机的设计和运行原理有着浓厚的兴趣。
在即将毕业的时刻，我决定选择水轮机作为我的毕业设计课题，以深入研究其设计和性能优化。
二、设计目标在开始设计之前，我首先明确了我的设计目标。
我希望设计一个高效、可靠且具有较高输出功率的水轮机。
同时，我也希望通过设计过程中的实践操作，加深对水轮机原理的理解，并提高自己的设计能力。
三、设计流程1. 研究水轮机原理：在开始设计之前，我深入研究了水轮机的原理和工作方式。
我学习了水轮机的分类、水轮机叶片的形状和布置、水轮机的工作过程等方面的知识。
2. 确定设计参数：根据实际情况和设计要求，我确定了水轮机的设计参数，包括水轮机的装机容量、转速、进口流量等。
同时，我也考虑了水轮机的安装环境和使用条件，以确保设计的可行性。
3. 进行水轮机叶片设计：水轮机叶片是水轮机的核心部件，对水轮机的性能有着重要影响。
我使用计算机辅助设计软件进行叶片的设计，通过调整叶片的形状和布置，以提高水轮机的效率和输出功率。
4. 进行水轮机模型制作：为了验证设计的可行性，我使用3D打印技术制作了水轮机的模型。
通过对模型的实际测试，我可以评估设计的准确性和性能优化的效果。
5. 进行性能测试和优化：在制作完成水轮机模型后，我进行了一系列的性能测试。
通过测量水轮机的输出功率、效率和流量特性等参数，我可以评估设计的优劣，并进行必要的优化调整。
四、设计结果经过一段时间的努力，我成功地完成了水轮机的毕业设计。
我的设计结果表明，我设计的水轮机在装机容量、转速和效率等方面都达到了预期目标。
与此同时，我还发现了一些可以进一步优化的地方，以提高水轮机的性能。
五、结论与展望通过这次毕业设计，我对水轮机的设计和性能优化有了更深入的了解。
我不仅学到了理论知识，还通过实践操作提高了自己的设计能力。
水轮机课程设计
水轮机课程设计(共20页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-目录第一章基本资料 (1)第二章机组台数与单机容量的选择 (2)第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5)第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10)第五章蜗壳设计 (13)第六章尾水管设计 (17)第七章心得体会 (20)参考文献 (20)第一章基本资料基本设计资料黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。
水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头 205 m。
经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示：表1 动能指标第二章机组台数与单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。
根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则：机组台数与工程建设费用的关系在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。
通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，整体设备费用高。
另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。
一般情况下，台数多对成本和投资不利。
因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。
然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单机容量制造得大些。
机组台数对水电站运行效率的影响水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。
机组台数不同，水电站平均效率也不同。
机组台数较少，平均效率越低。
机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以是电站保持较高的平均效率。
但机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显著。
当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。
水轮机课程设计
水轮机课程设计
1.引言
水轮机是一种重要的水力发电设备，广泛应用于水电站和水能利用系统中。
本课程设计旨在帮助学生深入了解水轮机的工作原理、性能特点以及设计与选型过程。
2.学习目标
通过本课程设计，学生将达到以下目标：
理解水轮机的基本原理和工作方式；
掌握水轮机的性能参数和性能曲线的分析方法；
学会进行水轮机的选型和设计计算；
熟悉水轮机的运行与维护管理。
3.课程内容安排
第一章：水轮机概述
水轮机的定义和分类
水轮机的主要构成部分和工作原理
第二章：水轮机性能分析
水轮机的性能参数介绍
水轮机性能曲线的绘制与分析方法
第三章：水轮机选型与设计
水轮机的选型原则与方法
水轮机的设计计算步骤和方法
第四章：水轮机的运行与维护
水轮机的运行管理和性能监测
水轮机的维护与故障处理
4.教学方法
本课程设计将采用以下教学方法：
理论讲授：通过课堂讲解介绍水轮机的基本原理、性能分析方法和选型设计过程。
实践操作：学生将进行水轮机的选型和设计计算，并使用专业软件进行性能曲线的绘制和分析。
小组讨论：鼓励学生参与小组讨论，分享经验和解决问题。
5.考核方式
课程设计报告：学生需完成水轮机的选型和设计计算，并撰写课程设计报告。
学习笔记：学生需撰写学习笔记，记录课堂内容和思考。
6.参考资料
《水力发电工程手册》
《水轮机与泵类》（第四版），朱光勇主编
《水轮机》（第三版），王文明编著
以上是水轮机课程设计的一个简要安排，具体的教学内容和安排可以根据实际情况进行调整和补充。
希望对您有所帮助！。
毕业设计水电站的水轮机设计
毕业设计水电站的水轮机设计一、引言水轮机是一种将水流能转化为机械能的装置，广泛运用于水电站等发电场所。
本文旨在对毕业设计中的水轮机进行设计和分析，并对其性能进行评估。
二、设计原则在水轮机设计过程中，应考虑以下几个方面的原则：1.效率原则：水轮机的设计应追求最大化效率，以充分利用水流能。
2.可靠性原则：设计的水轮机应具备良好的可靠性，以确保长期稳定运行。
3.经济性原则：设计应尽量降低成本，提高生产效益。
三、设计步骤以下是进行水轮机设计的基本步骤：1.流量计算：根据就地条件和需求，计算水轮机所需的水流量。
2.水头计算：确定水轮机所处的有效水头，包括高度、压力等。
3.效率计算：根据水头和水流量，计算水轮机的理论效率。
4.选择类型：根据水头和流量要求，选择适合的水轮机类型，如分流式、混流式等。
5.尺寸设计：根据选择的水轮机类型，确定几何尺寸，包括叶轮直径、叶片数目等。
6.材料选择：选择适当的材料，以确保水轮机的结构强度和使用寿命。
7.制造和安装：根据设计图纸，制造和安装水轮机。
8.性能评估：对水轮机的性能进行评估，包括效率、功率输出等。
四、设计要点以下是进行水轮机设计时需要注意的要点：1.运行稳定性：设计时应考虑水轮机的运行稳定性，避免产生过大振动和噪音。
2.叶轮形状：叶轮的形状会影响水轮机的效率，应根据流体力学原理选择合适的形状。
3.叶轮材料：叶轮需要具备耐腐蚀和高强度的特性，常用材料有铸铁、不锈钢等。
4.沉砂措施：设计时应考虑沉砂措施，以防止沙砾进入水轮机破坏叶轮和导叶。
五、结论水轮机的设计是毕业设计中一个重要的环节，本文介绍了水轮机设计的基本原则和步骤，并指出了设计中需要注意的要点。
通过合理的设计和选材，可以使水轮机达到较高的效率和可靠性，提高水电站的发电效益。
同时，也提醒设计者要考虑环保和可持续性等因素。
希望本文对水轮机设计有所启发，并对毕业设计有所帮助。
水轮机课程设计
目录一、课程设计的目的和任务 1二、水轮机选型设计的基本要求 1三、水轮机的原始材资料 2四、水轮机简介 2五、水轮机的系列型谱 3六、水轮机的工作原理 4七、水轮机的设计步骤 6八、心得体会12 附：混流式水轮机运转综合特征曲线计算表出力限制线计算表水轮机运转特性曲线图_■课程设计的目的和任勢1、目的：通过水轮机的课程设计，将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线，它是与水轮机课程教学相辅助的一个理论学习的环节，也是课程教学中一个必不可少的环节。
通过水轮机课本章节的相关理论知识的学习后，再通过课程设计的环节以达到巩固和加强理论知识的目的，进一步培养学生独立思考、严谨工作的能力；此外，通过课程设计更进一步掌握造型、设计、参数等程序内容，提高了学生查阅资料和动手实践的能力。
2、课程设计的任务：通过所给的原始资料，根据要求明确水轮机的基本工作参数（包括水头H、流量Q、转速n、效率〃、岀力P、吸岀高度出、转轮直径D、水轮机型号、机组台数、装置方式等），整理并绘制成不同形式的曲线，即获得水轮机的特性曲线图。
二水轮机选型设计的基本要求＞有较好的能量特性，在额定水头下能保证发出额定出力•额定水头以下的机组受阻容量小,水电站全厂机组平均效率高。
＞性能要与水电站的整体运行方式和谐一致•运行稳定•可靠灵活。
有良好的抗空蚀和抗磨损性能,对多泥沙河流的电站更应如此。
＞结构设计合理,便于安装与操作.检修与维护。
＞选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好的制造厂商。
＞考虑适度合理的经济节省原则。
三.水轮机的原始材资料＞电站形式：坝后式水电站。
＞总装机容量：650 MW ＞机组台数： 5台。
＞ 电站水头:Hmax= 93.3 m Hav=81.5 m Hr=70 m Hmin =四.水轮机简介水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，当 水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机，将旋转机械能转换成电能。
水轮机原理与运行课程设计
水轮机原理与运行课程设计一、课程背景和目的水轮机是一种水力发电设备，具有广泛的应用领域。
随着我国经济的发展和政府对清洁能源的倡导，水力发电在我国已经成为一个非常重要的能源来源。
因此，深入学习水轮机原理和运行，具有重要的实践意义和科学价值。
本课程旨在通过讲授水轮机的原理和运行原理，让学生了解水轮机的工作过程和运行技术，为学生进入相关行业提供良好的基础知识和实践技能。
二、课程教学与实践内容2.1 基础知识1.水轮机基础原理介绍。
2.水轮机各部分的工作原理介绍。
3.水轮机的分类和特点。
2.2 系统分析1.水轮机系统结构。
2.水轮机系统参数测量技术。
3.水轮机系统运行调试技术。
4.模拟和仿真技术。
2.3 实验操作1.水轮机实验操作技能。
2.水轮机系统性能测试实验。
3.水轮机故障排除实验。
三、教学方法在本课程中，将为学生提供一系列的教学方法，以提高学生的学习效率，包括理论课程讲解、实验室实践、案例分析、问题求解、实践操作等。
四、考核方式学生将通过期末考试和实验报告来评估其课程学习和实践成果。
期末考试占总成绩的50%，实验报告占总成绩的50%。
五、课程时间本课程将分为两个学期。
第一学期主要介绍水轮机的基础知识和系统分析，第二学期将重点讲解实验操作和仿真实践。
六、教材教材主要为《水力发电工程》、《水轮机设计和运行》等相关教材。
七、实验器材1.水轮机实验台。
2.流量计、压力计等测量仪器。
3.计算机和仿真软件。
八、授课团队本课程的授课团队由水利工程、电气工程、机械工程等相关专业的优秀教师和行业专家组成，旨在为学生提供专业的教学服务和良好的学习环境。
水轮机课程设计
水轮机课程设计1. 研究背景水轮机是一种使用水能转换成电能的设备，广泛应用于水利工程、能源工程和化工等领域。
本课程设计旨在通过学生对水轮机的学习和研究，掌握水轮机的工作原理、设计方法和实现技术，从而培养学生的工程实践能力和创新思维。
2. 课程目标本课程设计的主要目标是：1.了解水轮机的工作原理和分类；2.掌握水轮机的设计方法和计算原理；3.学习水轮机的运行控制和维护管理；4.进行水轮机的设计、制造和测试，并撰写课程设计报告。
3. 课程内容本课程设计包括以下内容：1.水轮机的概述和分类：–水轮机的定义和历史发展；–水轮机的分类和工作原理；–水轮机的应用领域和发展趋势。
2.水轮机的设计和计算：–水轮机的设计基本原理和要求；–水轮机的几何尺寸和流量参数计算；–水轮机的运动学和动力学计算；–水轮机的效率和性能参数计算。
3.水轮机的运行控制和维护管理：–水轮机的运行控制和调节；–水轮机的安全运行和故障排除；–水轮机的维护管理和检修。
4.水轮机的设计、制造和测试：–水轮机的设计方案和制造流程；–水轮机的装配和调试；–水轮机的性能测试和实验研究。
4. 课程方法与评价本课程设计采用“理论教学 + 实践操作 + 课程报告”的教学方法，其中：1.理论教学：通过课堂讲授、翻阅资料、观摩视频等方式，使学生了解水轮机的概念、工作原理和设计方法，掌握相关计算原理和技术要点。
2.实践操作：学生根据课程设计要求，将理论知识转化为实际操作，进行水轮机的制造、装配和测试等过程，锻炼学生的实际动手能力和协作精神。
3.课程报告：学生在课程结束后，撰写水轮机课程设计报告，在报告中详细说明设计过程、实践操作和结果分析等内容，评价学生的课程设计能力和创新意识。
课程评价采用综合评价方法，同时考虑理论知识、操作技能、报告撰写等方面的表现，以评分的形式进行最终评价。
5. 教学安排本课程设计的教学安排如下：课程内容授课方式课时数水轮机的概述和分类理论教学 2水轮机的设计和计算理论教学8水轮机的运行控制和维护理论教学 2水轮机的设计、制造和测试实践操作18本课程设计具体实施时间和地点可根据教学计划和实际情况进行调整。
水轮机尾水管课程设计
水轮机尾水管课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水轮机尾水管的基本结构及其在水力发电过程中的作用；2. 学生能够掌握水轮机尾水管的设计原理和计算方法；3. 学生能够了解水轮机尾水管对水轮机性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用相关知识对水轮机尾水管进行简单的设计计算；2. 学生能够通过实例分析，评估不同尾水管设计对水轮机效率的影响；3. 学生能够运用绘图软件绘制水轮机尾水管的结构图。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习水轮机尾水管的设计，培养对水利工程建设的兴趣和热情；2. 学生在学习过程中，增强团队协作意识，提高沟通与交流能力；3. 学生能够认识到水轮机尾水管设计的重要性，增强对能源利用和环境保护的意识。
课程性质：本课程为应用实践型课程，以理论教学为基础，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：初三学生，具有一定的物理基础和数学计算能力，对水利工程有一定的了解，好奇心强，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点，采用讲授、实例分析、小组讨论等多种教学方法，引导学生掌握水轮机尾水管的设计原理和方法，提高学生的实际应用能力。
在教学过程中，注重学生的主体地位，激发学生的兴趣和积极性，培养学生的创新思维和团队协作精神。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 水轮机尾水管的结构与功能：介绍水轮机尾水管的基本结构，包括尾水管、弯头、扩散段等组成部分，分析其功能在水力发电过程中的作用。
2. 水轮机尾水管设计原理：讲解水轮机尾水管的设计原理，涉及流体力学的相关知识，如流速、流量、压力等，以及尾水管尺寸、形状与水轮机性能的关系。
3. 水轮机尾水管设计计算：依据教材相关章节，引导学生学习尾水管设计计算方法，包括流量计算、压力损失计算等，并通过实例进行讲解。
4. 水轮机尾水管对性能影响：分析不同尾水管设计对水轮机效率、稳定性等性能的影响，结合实际工程案例，让学生了解优化设计的重要性。
水轮机课程设计2
目录第一章课程设计任务及目的 (1)一、所需收集的资料及图表 (1)二、课程设计基本任务 (1)三、课程设计目的 (1)第二章水能计算 (2)一、水能计算 (2)1、水电站水文资料 (2)2、水能计算相关公式 (2)3、水能计算所得曲线 (3)第三章装机方案的比较与确定 (6)一、确定机组台数需要考虑因素 (6)二、装机方案的选择 (7)1、总装机容量的确定 (7)2、水轮机组装机方案拟定 (7)三、装机方案的技术经济比较 (7)第四章水轮机机型的选择 (9)一、水电站的特征水头 (9)二、水轮机型号的确定 (9)三、水轮机装置形式选择 (10)第五章水轮机基本参数的计算 (11)一、水轮机转轮直径的计算 (11)二、效率ηr的计算 (11)三、转速n的计算 (11)四、水轮机设计流量Qr的计算 (12)五、几何吸出高度Hs的计算 (12)1、计算Hmax，Hr，Hmin所对应的单位转速n11 (12)2、确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量Q11 (12)3、用（1）（2）中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出Hmax，Hr，Hmin所对应的模型汽蚀系数 (13)4、分别用查到的汽蚀系数计算Hmax，Hr，Hmin对应的吸出高度 (13)5、飞逸转速n R的计算 (13)6、检验水轮机的工作范围 (13)第六章机组的运转特性曲线 (15)一、等效率线的绘制 (15)二、出力限制线的绘制 (17)三、等吸出高度线的绘制 (18)四、水轮机运转综合特性曲线 (19)第七章课程设计总结 (20)参考文献 (20)附录 (20)第一章课程设计任务及目的一、所需收集的资料及图表1)中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表。
2)水轮机模型综合特性曲线。
3)发电机标准同步转速表。
4)水轮机转轮直径尺寸系列表5)汽蚀系数修正值△σ与水头H关系曲线6)各型号水轮机转轮飞逸特性曲线二、课程设计基本任务1)水能计算并绘制相关曲线2)拟定四个水轮发电机组装机方案，并从两个方面（即技术方面与经济方面）进行分析，择优选取方案。
水轮机课程设计
水轮机课程设计水轮机课程设计说明书姓名：学号：学院：水利水电学院班级：指导老师：目录一、水轮机选型及参数计算1.已知参数 (1)2.水轮机型号选择 (1)3.水轮机基本参数计算 (1)二、水轮机运转特性曲线的绘制1.等效率曲线的绘制 (3)2.等吸出高度线绘制 (4)3.出力限制线绘制 (5)三、蜗壳设计1.蜗壳型式及基本参数的选择 (6)2.进口断面计算 (6)3.圆断面计算 (7)4.椭圆形断面计算 (8)四、尾水管设计1.尾水管形式的选择 (9)2.尾水管高度的确定 (9)3.尾水管各部分尺寸的计算 (9)蜗壳平面图…………………………………………………………………………10蜗壳单线图…………………………………………………………………………11尾水管图……………………………………………………………………………12一、水轮机选型及参数计算1.已知参数装机容量580.00MW ；装机台数4台；单机容量145MW ；max H =84.5m ； min H =68.00m ； r H =73.00m ； a H =71.2m水轮机安装高程∇580.00m 2.水轮机型号选择s n =H2000-20=732000-20=214.08（m·kw）可以选择HL220型水轮机 3.水轮机基本参数计算（1）计算转轮直径1D 。
水轮机额定出力： r P ==GGN η14795998.0145000=KW 取最优单位转速=110n 71.0r/min 与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则14.1r 11=Q （s /m 3），对应的模型效率%89=M η暂取效率修正值%3=∆η，则设计工况原型水轮机效率92.003.089.0=+=∆+=ηηηM ，水轮机转轮直径1D 为m 80.492.07314.181.914795981.95.15.111r1=⨯⨯⨯==ηr r H Q P D 取标准值1D =5m该方案水头高于40m,故应使用金属蜗壳，则使用水轮机型号为 HL220-LJ-500 （2）效率η 的计算944.0546.0)91.01(1）-1（-155110max =--==D D MM ηη 024.092.0944.0=-=∆η914.0024.089.0=+=η（3）转速n 的计算）r/min （82.11952.7171n n 1a110=⨯==D H 转速计算值介于发电机同步转速115.4至125（r/min ）之间，但与115.4更接近，故取水轮机的转速n 为115.4r/min （4）水轮机设计流量r Q 的计算/s m 5.24373514.132r 2111r =⨯⨯==H D Q Q r（5）几何吸出高度s H 的计算。
水轮机及其辅助设备课程设计 (2)
水轮机及其辅助设备课程设计1. 课程背景水能利用是一项重要的可再生能源利用方式之一，而水轮机则是其中最早被应用的一种装置。
本课程旨在对水轮机及其辅助设备进行深入了解，包括其原理，分类，工作流程和主要构成部分，以及发电厂常用的辅助设备，如调速系统、水力发电站控制系统等，为学生奠定水力发电学科的基础。
2. 课程目标通过本课程的学习，学生应该掌握以下内容： - 水轮机的基本工作原理和分类 - 水轮机常见的布置形式和构成部分 - 常用的水力发电厂辅助设备及其作用 - 水力发电站的控制系统组成和原理 - 水轮机的效率计算方法及其应用3. 课程计划第一周•课程介绍•水轮机的概述：历史、作用、发展和应用现状第二周•水力资源和水轮机的性能参数：流量、水头和效率•水轮机分类及其专业术语：反推式、混流式、斜流式等第三周•具体的水轮机设计及其运行特点：容积、跌差、压力、尾水等•水轮机的主要构成部分：转子、导叶、固定叶片、轴、轴承等第四周•水力发电运行常用的辅助设备：调速系统、GOU运行模式、水力发电站控制系统•水力发电站的控制系统组成及其原理：水电站集控、远程监控和故障处理等第五周•水轮机效率的计算方法及其应用：绝热效率、机械效率、水利效率和总效率•水轮机的计算方法和参数的测定：静态水力试验、动态试验和模型试验第六周•课程总结和考试4. 考核方式•期末考试（70%）：包括填空、判断、选择和简答题等•作业（20%）：包括设计、计算题和文献阅读等•出勤率和课堂表现（10%）5. 参考资料•能源与资源高校工程实践教育系列教材水利水电工程系列：水轮机及辅助设备•中国水力发电技术标准：针对水轮机运行和维护的技术规范以上是本课程的详细内容和安排，希望能够对学生在未来的学术和职业道路上有所帮助。
水力机械及工程设计课程设计
水力机械及工程设计课程设计项目简介本课程设计主要涉及水力机械（如水轮机、水泵等）及相关工程设计。
通过对水力机械及工程设计原理的学习和研究，学生能够掌握相关领域的基本知识和技能，为日后从事相关工作奠定基础。
项目目标本项目的主要目标是通过课程设计，使学生能够：1.掌握水力机械及其原理、特点、性能等方面的知识，了解水力工程设计中的基本原理和方法；2.运用课程所学理论和技术，根据实际工程，开展水利工程设计，并能够对设计过程中的问题进行合理处理；3.培养学生的分析问题和解决问题的能力，提高其实际操作水平和实践能力。
项目内容本课程设计主要涵盖以下四个方面的内容：1.水力机械概述，包括水轮机、水泵、调速器等；2.水轮机的原理和类型，根据不同类型的水轮机设计出符合实际工程需求的水轮机方案；3.水泵的原理和类型，根据实际工程物理参数设计出符合水泵选型要求的水泵方案；4.调速器的原理和类型，根据实际工程需求设计出符合水能利用和节能的调速器方案。
项目步骤步骤一：水力机械概述首先需要对水力机械进行总体认识和了解，掌握其原理、定义、基本性能和特点，以及在水力工程中的应用。
步骤二：水轮机的原理和类型了解水轮机的原理和类型，掌握其工作原理、分类和应用范围。
在此基础上，设计出符合实际工程需求的水轮机方案，并确定主要的技术指标，例如额定功率、额定转速、水头和流量等。
步骤三：水泵的原理和类型了解水泵的原理和类型，根据实际工程物理参数设计出符合水泵选型要求的水泵方案。
在设计过程中，需要确定水泵的主要技术指标，例如扬程、流量和效率等。
步骤四：调速器的原理和类型了解调速器的原理和类型，并根据实际工程需求设计出符合水能利用和节能的调速器方案。
在设计过程中，需要考虑调速器的精度、稳定性和功率损失等因素。
步骤五：综合设计将步骤二、步骤三和步骤四的方案综合，形成完整的水利工程设计方案，包括水轮机、水泵和调速器等方面。
在综合设计过程中，需要考虑工程的实际要求和可行性，充分发挥水力机械和工程设计的优势。
水轮机自动调节课程设计
水轮机自动调节课程设计1. 简介水轮机是一种常见的水力发电设备，在电力系统中扮演着重要的角色。
然而，在长期运行过程中，水轮机参数的变动会导致其性能发生变化。
为了保证水轮机的运行效率，人们需要对其进行自动调节。
本文将介绍一个水轮机自动调节课程设计方案。
2. 设计目标本课程设计的目标是让学生掌握水轮机自动调节的原理和方法，并利用所学知识设计一个简单的水轮机自动调节系统。
具体来说，设计目标包括：•理解水轮机自动调节系统的基本原理和组成结构•掌握水轮机性能参数的测量和分析方法•学习PID控制器的基本原理和调节方法•利用所学知识设计一个水轮机自动调节系统，并进行调试与测试3. 设计内容3.1 水轮机性能参数的测量在进行水轮机自动调节之前，需要先了解水轮机的性能参数，例如转速、流量、水头等。
学生将利用传感器和数据采集卡实现对这些参数的测量，并对测得的数据进行分析和处理。
3.2 PID控制器的调节PID控制器是水轮机自动调节系统的核心组成部分。
学生将学习PID控制器的基本原理和调节方法，包括调节参数的选择和调试等。
3.3 水轮机自动调节系统的设计在掌握了水轮机性能参数测量和PID控制器调节方法后，学生将根据设计要求设计一个水轮机自动调节系统，并进行系统搭建和调试。
3.4 系统测试与评估为了验证水轮机自动调节系统的性能，学生将进行系统测试和评估，并对测试结果进行分析和总结。
4. 教学方法本课程设计采用“理论+实践”的教学模式。
具体来说，将采用如下教学方法：•理论授课：介绍水轮机自动调节系统的基本原理和组成结构，讲解水轮机性能参数的测量和分析方法，讲解PID控制器的基本原理和调节方法。
•实验指导：通过模拟实验和实际实验等方式，对学生进行实验指导，帮助学生掌握水轮机自动调节系统的设计和调试方法。
•论文撰写：要求学生根据设计要求撰写相关的论文，包括设计思路、实验方案、实验结果和结论等。
•作业评定：要求学生提交实验报告，并对提交的报告进行评定，评定标准包括报告内容、技术实现、实验结果和分析总结等。
GD008-WZ-260水轮机设计
2.3轴伸贯流式水轮机的主要组成部件：
(1)、进水（引水）口：将水流 均匀、旋转，以最小水头 损失送入转轮。
(2)、导水机构（导叶及控制设 备）：控制工况。
(3)、转轮（工作核心）：能量 转换，决定水轮机的尺寸、 性能、结构。
(4)、泄水部件——尾水管：回 收能量、排水至下游。
4.2.2导叶的传动机构设计
叉头传动机构
如图所示叉头传动机构，受力情况较好，适宜于 大，中弄机组上采用叉头传动主要由导叶臂、连接板、 叉头、叉头销、连接螺杆、螺帽、分半键、剪断销、 轴套、端盖和补偿环等组成。导叶臂与导叶用分半键 连接，直接传递操作力矩。导叶臂上装有端盖，用调 节螺钉把导叶悬挂在端盖上。由于采用了分半键，因 此在调整导叶上下端面间隙时，导叶上下移动，而其 他传动件位置不受影响。
虽然贯流式机组的设计制造在我国起步较晚，总的 来说发展较快，轴伸贯流式水轮发电机组是适用于低水 头、大流量的一种水力性能优良、结构紧凑 、安装维 护方便的机型。
2 水轮机原理
水轮机是将 水能转变为旋转
机械能，从而带
动发电机发出电 能的一种机械， 2国内外贯流式水轮机的发展现状及发展趋势
138.55r/min 110.9mm 6.5m 72.24r/min 2.929kN
37.79 m3 / s
4 GD008-WZ-260水轮机结构设计
本水轮机为轴伸贯流式水轮机，水流从进水管 引入，经导水机构、转轮、尾水管，排至尾水渠道。 机组采用四支点结构，水轮机有一个径向轴承和径 向推力轴承，发电机有两个径向轴承，前后轴承装 于一个大底板上，底板架在尾水管的边墙上。
2.4贯流式水轮机水力发电原理
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目录第一章基本资料 (1)第二章机组台数与单机容量的选择 (2)第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5)第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10)第五章蜗壳设计 (13)第六章尾水管设计 (17)第七章心得体会 (20)参考文献 (20)第一章基本资料基本设计资料黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。
水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头205 m。
经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示：表1 动能指标第二章机组台数与单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。
根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则：机组台数与工程建设费用的关系在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。
通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，整体设备费用高。
另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。
一般情况下，台数多对成本和投资不利。
因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。
然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单机容量制造得大些。
机组台数对水电站运行效率的影响水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。
机组台数不同，水电站平均效率也不同。
机组台数较少，平均效率越低。
机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以是电站保持较高的平均效率。
但机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显着。
当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。
当水电站担任系统尖峰负荷并且程度调频任务时，由于负荷经常变动，而且幅度较大，为使每台机组都可以在高效率区工作，则需要更多的机组台数。
另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。
对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。
轴流转浆式水轮机，由于单机的效率曲线平缓且高效区宽，台数多少对电厂的平均效率影响不明显；而混流式、轴流定浆式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。
机组台数与水电站运行维护的关系机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。
但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。
同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。
故不能用过多的机组台数。
机组台数与其他因素的关系对于区域电网的单机：装机容量较小≯15%系统最大负荷（不为主导电站）；装机容量较大≯10%系统容量(系统事故备用容量)，因而，单机容量与台数选取不受限制。
根据设计规范要求，机组单机容量应以水轮机单机运行时其出力在机组的稳定运行区域范围内确定为原则。
不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域如表1。
表2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域对采用扩大单元的电气主接线方式，机组台数为偶数为利。
但由于大型机组主变压器受容量限制，采用单元接线方式，机组台数的奇、偶数就无所谓了。
上述各种因素互相影响，遵循上述原则，并且该水电站装机容量为20万kW ，由于万kW ＜20万kW ＜25万kW ，该水电站为中型水电站，并担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。
综上所述，确定机组台数选择的原则：对大中型水电站，一般选择6—10台；保证在水头低于额定水头时，机组受阻容量尽量小；在可能的情况下尽量选用单机容量较大的水轮机，以降低设备造价。
第三章 水轮机主要参数的选择与计算根据水头的变化：最小工作水头到最大工作水头220m 。
同时：在水轮机系列型谱表查出合适的机型中选取HL120(7×600MW),HL110(10×420MW)和HL160(7×600MW)三种类型水轮机。
现将这三种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。
计算水轮机基本参数方案一 HL160(7×600MW)水轮机额定功率去最优单位转速.5r/min 67n 110= 与功率限制线交点的单位流量为额定工况的单位流量，则s Q /m 8.603r 11=对应的模型效率895.0=M η。
去效率修正值%3=∆η，则额定工况原型水轮机效率915.003.0895.0=+=∆+=ηηηM P 。
水轮机转轮直径1D 为按我国规定的转轮直径系列，且转轮直径取小了不能保证在额定水头下发出额定功率，取大了，不经济且无必要。
根据单机功率和转轮直径，该水轮机属大型机组，故取1D =6m 。
已知：m D M 46.01=；91.00=M η额定工况原型水轮机的效率为水轮机转速的计算与选择式中 1111M 110n n n ∆+=03.0020.0191.0946.01n n 0011M 11<=-=-=∆M P ηη 符合，不需修正 （1）检验水轮机实际工作范围的校核发电机同步转速的计算公式为n 为发电机同步转速，r/min ；p 为发电机磁极对数。
磁极对数 3000/=，则磁极对数取18、20。
分别求出min r w max H H H H 、、、下对应的单位转速，如表3所示： 表3 各水头对应单位计算表检查两方案，在模型综合特性曲线图上，第一种方案包含高效率去，且原则上取相近偏大值。
所以确定取第一种方案。
（2）水轮机计算点出力的校核 计算r H 时的出力：符合要求在额定工况下，模型水轮机的空化系数65.00=M σ。
根据几个装有HL160转轮的电站调查，认为HL160转轮的电站空化系数P σ应大于为好，故空蚀安全系数取K=。
E=因不同的D 1、ｎ与水能预算Hr 有差异 式中Hr 采用上述（五）中的计算结果。
由HL160模型水轮机飞逸特性曲线查得，在最大导叶开度下单位飞逸转速为，故水轮机的飞逸转速m in /r 117n 11=R根据表4，HL160的转轮轴向水推力系数6.20~0.20K t =，转轮直径较小、止漏环间隙较大时取大值。
本电站转轮直径较大，但水中有一定含沙量，止漏环间隙应适当大一些，故取03.20K t =。
水轮机转轮轴向水推力为表4 混流式水轮机的轴向水推力系数表表5 三种方案数据表格根据上面列举出来的三种方案数据分析，第三种方案出力比额定小，且实际额定水头比最高水头大，故首先排除。
第一二种方案中，第一种方案效率比第二种高，且第一种方案转速比第二种的高，则其发电机尺寸小，重量轻，一方面可以减少设备的造价，另一方面有利于减小厂房的平面尺寸，降低厂房的土建投资。
第一种方案的出力也比第二种大。
综上所述，最佳方案为第一种方案。
第四章水轮机运转特性曲线的绘制等效率曲线的计算与绘制现取水电站4个水头，列表计算，计算结果如表6所示。
绘制的等效率线详见设计图纸。
表6 HL160型水轮机等效率曲线计算表等吸出高度线的绘制（1）求出各水头下的11n 值，并在相应的模型综合特性曲线上查出11n 水平线与各等气蚀系数σ线的所有交点坐标，读出M η、11Q 、σ的值，并由此计算出η、P ，填入表7中（2）利用公式H K EH M s σσ--=90010计算出相应于上述各σ的s H 值，填入表7中。
计算结果如表7所示，绘制的等吸出高度线详见设计图纸。
表7 HL160型水轮机等吸出高曲线计算表第五章 蜗壳设计蜗壳型式选择由于本水电站水头高度范围为—220m ，所以采用金属蜗壳。
主要参数蜗壳进口断面的计算金属蜗壳的进口断面型式一般都作成圆形，为钢板制作。
(蜗壳是沿座环圆周焊接在上下碟形边上，由于过流量的减小，蜗壳断面也随之减小，为使小断面能和碟形边相接，在某一包角后均采用椭圆断面)蜗壳进口断面平均速度,根据《水轮机原理与运行》公式（6-5）得9 蜗壳的进口流量o ϕ为蜗壳包角，对于金属蜗壳一般取o o 360345—，式中取o 350蜗壳的进口断面面积 进口断面的半径从轴中心线到蜗壳外缘的半径：a R ——蜗壳座环外半径，由《混凝土蜗壳座环尺寸系列》（《水力机械》P162）查取座环的外径、内径分别为：m D a 85.9=；m D b 2.8=；m R a 925.4=；m R b 1.4=；k=175mm ；r=500mm 。
则 .1m 51750.925.4k r a =+=+=R D 则当o s i i .1106=>=）（ρϕϕ时，采用圆形断面。
定出各计算断面的角度i ϕ，按下列公式计算各断面的尺寸： 为了方便，计算可按表8的格式进行表8 计算金属蜗壳圆形断面尺寸当o s i i .1106=<=）（ρϕϕ时，蜗壳各断面不能在D 点与座环相接，采用圆形断面就不合适了。
在这种情况下，蜗壳断面采用椭圆形断面。
定出各计算断面的角度i ϕ，按下列公式计算各断面的尺寸：其中 ：65.4155sin h o==L o55=α 为了方便，计算可以按表9的格式进行表9 计算蜗壳椭圆形断面尺寸 绘制蜗壳的断面、单线图 祥见设计图纸第六章 尾水管设计尾水管的选择尾水管是水轮机过流通道的一部分。
尾水管的形状对不同比转速水轮机的性能存在不同程度的影响，尤其对高比转速水轮机影响更为明显。
鉴于本水轮机属于大中型水轮机，则选择弯曲形尾水管。
弯曲形尾水管由进口锥管段，肘管段和出口扩散段三部分组成。
尺寸确定尾水管高度指从水轮机底环平面到尾水管底板的高度，是决定尾水管性能的主要参数。
增加高度将提高尾水管效率，但将增加电站建设费用，减少高度不仅会降低水轮机效率，还会影响运行的稳定性。
对于21D D <的混流水轮机取16.2h D ≥；对于21D D >的高水头混流式水轮机则可取12.2h D ≥。
而208.011600038.0096.0n 0038.006.90s 21=⨯+=+=D D 则21D D < 所以取 m 8.168.2h 1==D 。
进口直锥管是以垂直的圆锥形扩散管，3D 为直锥管的进口直径。
可近似取转轮出口直径，即m 12.60208.1D 123===D D ，进口锥管的单边锥角β对混流式水轮机可取o o 9~7≤β，则取o 8=β。
肘管是一个90变断面的弯管，其进口为圆断面，出口为矩形断面。
参考《水电站机电设计手册》（水力机械）表2-17，当Vc=s6m/s,可不设金属里衬，采用推荐的尾水管设计，此时44h =D ，β与4D 有下列关系式：参考《水电站机电设计手册》（水力机械）表2-17得表6-1 推荐的尾水管尺寸表（单位：m ）由表得m 1.8635.135.1h D 144=⨯===D ；m 32.16B 5=；m 92.10L 1=；m 32.7h 5=；m 05.4h 6=计算得m 03.7h 3=；m 67.1h 1=参考《水轮机原理与运行》表9-1，计算出肘管尺寸表 表6-2 肘管尺寸表出口扩散段是一水平放置断面为矩形的扩散管，参考《水电站机电设计手册》（水力机械）132P ,其出口宽度一般与肘管出宽度相等，其顶板向上倾斜，仰角=1013°，取=12°,底板一般呈水平。