作业1：水轮机选型设计作业题

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水轮机习题及答案

H 18m n 107.1r min，假定水力效率 h 0.94 ，在 D 5m 圆柱面上，按无撞击进口与法向出口条件计算转轮进、出口速度三角形参数，并绘出进、出口速度三角形。
第三章水轮机的相似原理
（一）填空题
1．水轮机相似应符合的条件为
、
和
。
2．水轮机工况相似的判据是
和
分别相等。
3．水轮机的比转速越高，其空化系数越
机 Z0 24 ， D1 5.0m ，求原型水轮机在与模型水轮机相似工况时的导叶开度0 。
＊解题指导：应用原型水轮机开度换算公式。
第六章轴流式水轮机
（一）单项选择题（20 分，没题 4 分）
1．轴流式水轮机的过流能力比混流式大（）
A．大
B ．小
2．一般情况下轴流式水轮机的叶片数比混流式（）
（B）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直
（二）填空题（20 分，每题 4 分）
1．水轮机转轮中的水流运动是
和
的合成。
2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是
和
。
3．转轮中水流质点的绝对速度 v 可分解为
和
。
4．绘制转轮进口速度三角形需
、
和
三个参数。
5．绘制转轮进口速度三角形需
、
和
三个参数。
（三）简答题（30 分，每题 10 分）
机效率g 0.97，求水轮机的效率和机组的出力 Pg 。
2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为 650103 Pa ，压力表中心高程为 887m，压力表所在钢管内径 D = 6.0m，电站下游水位为 884m，水轮机流量 Q = 290 m3/s，若水轮机的效率 92% ，求水轮机的工作水头与出力。

水轮机课程设计--水电站水轮机选型设计

课程设计说明书设计题目：大江水电站水轮机选型设计《水轮机》课程设计任务书1 课程设计的目的课程设计的目的，是培养学生运用本课程及相关课程基本理论和技术解决实际问题，进一步提高运算、绘图和使用技术资料的能力，通过具体工程实例设计提高设计观念和分析解决工程问题的能力。

2 课程设计成果及要求2.1 课程设计成果（1）设计说明书一份，内容包括：A、封面；B、课程设计任务书；C、中文摘要；D、英文摘要；E、目录；F、正文；G、谢辞；H、参考文献；I、附录（附录为可选内容）。

（2）设计图纸一张，内容为：设计过程中的辅助图、蜗壳、尾水管单线图。

采用大米格纸或1号AutoCAD打印图纸，文字书写必须采用符合制图规范的长仿宋体。

2.2 设计成果要求※请大家务必按以下要求完成设计成果，否则，审查时不予通过。

2.2.1 说明书内容要求（1）摘要。

中文摘要在300字左右，外文摘要以250个左右实词为宜，关键词一般以3～5个为妥。

（2）目录。

按三级标题编写（即：1 ……、1.1 ……、1.1.1 ……），附录也应依次列入目录。

（3）量和单位。

量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93，它是以国际单位制（SI）为基础的。

非物理量的单位，可用汉字与符号构成组合形式的单位。

（4）正文标题层次。

全部标题层次应有条不紊，整齐清晰。

相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。

章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。

分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级。

各层标题均单独占行书写。

第一级标题居中书写；第二级标题序数顶格书写，后空一格接写标题，末尾不加标点；第三级和第四级标题均空两格书写序数，后空一格书写标题。

第四级以下单独占行的标题顺序采用A.B.C.…和a.b.c.两层，标题均空两格书写序数，后空一格写标题。

水轮机考试试题

水轮机设计试题
一.简答题（25分，每题5分）
1.指出在水轮机型号110120HL LJ --中，各个参数表示的意思。

2. 什么是圆柱层间无关性假设？
3. 简述到导水部件的主要作用。

4. 在切击式水轮机中，何谓最佳直径比值？
5. 什么是吸出管的能量恢复系数？
二. 简述轴对称有势流动的特征是什么？（10分）
三. 简述与完全蜗壳连接的固定导叶水力设计方法。

（10分）
四. 推导混流式水轮机转轮叶型的骨线方程。

（15分）
五. 一般地，在蜗壳的水力设计中都是以u V r const =为先决条
件。

但有时为了简化计算，假设蜗壳内的平均流速为常数既u V const =，试述在这种条件下蜗壳的水力设计。

（20分）
六. 某水电站所选水轮机，其模型综合特性曲线上，最优单位转速11150min j n r =，与5%功率限制线的交点对应的单位流量31113j Q m s =，水轮机的模型效率90%η=，计算水头10j H m =，平均水头10pj H m =，要求单机额定功率4000N kw =，试确定转轮的标称直径1D 和水轮机的额定转速
n。

（20分）e。

水轮数学题

水轮数学题
水轮数学题，指的是与水轮机相关的数学问题。

这类问题涉及到流体力学、机械能、旋转等多个学科领域，主要为了解决实际的水轮机设计和运行问题。

一些具体的水轮数学题示例如下：
1.设计水轮机：例如，给定水流的速度和方向，以及所需的水轮机输出功率，
需要设计一个水轮机来满足这些要求。

这需要考虑水轮机的叶片形状、角度、尺寸等因素，并需要运用流体力学和机械设计的知识。

2.计算水轮机的效率和输出功率：例如，给定水流的流量和压头，以及水轮
机的转速和输出功率，需要计算出水轮机的效率和输出功率。

这需要运用功率、扭矩和转速等参数的计算公式。

3.分析水轮机的运行稳定性：例如，给定水流的波动和压力变化，以及水轮
机的设计和运行参数，需要分析水轮机的运行稳定性。

这需要考虑水轮机的动态特性和稳定性分析。

总的来说，“水轮数学题”是指与水轮机相关的数学问题，涉及到多个学科领域的知识，主要为了解决实际的水轮机设计和运行问题。

通过解决这类问题，可以优化水轮机的性能和效率，提高能源利用效率和水力发电的可靠性。

水轮机历年试题及答案

水轮机历年试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 水轮机的效率是指（）。

A. 机械效率B. 热效率C. 转换效率D. 功率效率答案：C2. 水轮机的转速与水头的关系是（）。

A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B3. 以下哪种水轮机类型适合于低水头、大流量的水电站（）。

A. 混流式B. 轴流式C. 斜流式D. 冲击式答案：B4. 水轮机的出力与转速的关系是（）。

A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少5. 水轮机的出力与流量的关系是（）。

A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B6. 以下哪种水轮机类型适合于高水头、小流量的水电站（）。

A. 混流式B. 轴流式C. 斜流式D. 冲击式答案：D7. 水轮机的出力与导叶开度的关系是（）。

A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B8. 水轮机的效率与导叶开度的关系是（）。

A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：D9. 水轮机的出力与水头的关系是（）。

B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B10. 水轮机的出力与转速的关系是（）。

A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 水轮机的主要组成部分包括（）。

A. 转轮B. 导水机构C. 传动机构D. 发电机答案：A, B2. 影响水轮机效率的因素包括（）。

A. 水头B. 流量C. 转速D. 导叶开度答案：A, B, D3. 水轮机的类型主要有（）。

A. 混流式B. 轴流式D. 冲击式答案：A, B, C, D4. 水轮机的出力与以下哪些因素有关（）。

A. 水头B. 流量C. 转速D. 导叶开度答案：A, B, C, D5. 水轮机的效率与以下哪些因素有关（）。

A. 水头B. 流量C. 转速D. 导叶开度答案：A, B, D三、判断题（每题1分，共10分）1. 水轮机的效率总是100%。

水轮机选型设计

⽔轮机选型设计第⼀章⽔轮机的选型设计第⼀节⽔轮机型号的初步选择⼀、沙溪⽔电站的主要参数H max =68.0m H p =50.0m H min =43.0m由《⽔利机械》P 36设计⽔头 H r 初算时可近似取（0.9~1.0）H p H r = 0.95×50.0= 47.5m 总装机35万kw⼆、因为沙溪⽔电站的⽔头范围为43.0m~68.0m,根据《⽔轮机》课本，符合此⽔头范围的要求，分别是 HL220，它的使⽤⽔头为30~70m 。

该⽔电站的⽔头范围为38-68m ，适合此⽔头范围⽔轮机的类型有斜流式和混流式。

⼜根据混流式⽔轮机的优点：（1）⽐转速范围⼴，适⽤⽔头范围⼴，可适⽤30-700m ；、（2）结构简单，价格低；（3）装有尾⽔管，可减少转轮出⼝⽔流损失；故选择混流式⽔轮机。

⼆．⽐转速的选择按我国⽔轮机的型谱推荐的设计⽔头与⽐转速的关系，⽔轮机的s n 为 )(19.270205.472000202000kw m H n rs ?=-=-=因此，选择s n 在260左右的⽔轮机为宜。

在⽔轮机型谱中有HL220，故按HL220进⾏计算三．单机容量第⼆节原型⽔轮机主要参数的选择按电站建成后,在电⼒系统的作⽤和供电⽅式,初步拟定为2台、3台、4台、5台四种⽅案进⾏⽐较。

HL220其主要参数如下：模型转轮直径D 1=46cm,导叶相对⾼度b 0/D 1=0.25 z 1=14, 最优⼯况n 10’=70r/min,Q 10’=1.0m 3/s,η=92%,ns0=255,σ=0.115; 限制⼯况Q 1’=1.150m 3/s,η=89%,σ=0.133. 最⼤单位飞逸⽐转速n 1p ’= 133 r/min⼀．（⼆台）1、计算转轮直径⽔轮机额定出⼒：kw N P GGr 4.17857198.0105.174=?==η式中：G η-----发电机效率,取0.98 G N -----机组的单机容量（KW ）取最优单位转速流量，Q 11r =1.14m 3/s ，对应的模型效率ηm=0.886，暂取效率修正值Δη=0.03，则设计⼯况原型⽔轮机效率η=ηm +Δη=0.916)(29.7916.05.4714.181.99183781.95.15.1111m H Q P D r r ===η按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值7.0m 和7.5m 之间。

水轮机选型设计

第六章水轮机选型设计由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。

水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。

因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。

在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。

一、水轮机选型设计的任务及内容1．任务水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。

每一种型号水轮机规定了适用水头范围。

水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。

2．内容(1) 确定机组台数及单机容量(2) 选择水轮机型式（型号）及装置方式(3) 确定水轮机的额定功率、转轮直径D1、同步转速n、吸出高度H s、安装高程Z a 、飞逸转速、轴向水推力；冲锤式水轮机，还包括喷嘴数目Z0、射流直径d0等。

(4) 绘制水轮机运转特性曲线(5) 估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择(6) 根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。

二、选型设计1．水轮机选型设计一般有三种基本方法(1) 水轮机系列型谱方法: 中小型水电站水轮机选多此种方法或套用法。

(2) 套用方法：用于小型水电站设计。

(3) 统计分析的方法：大型水电站设计，应用较广泛。

2．装机特征设计包括：机组台数、单机容量、水轮机型式与装置方式。

水轮机选型设计

第一章水轮发机主要参数设计第1节水轮机台数及型号选择一.已知参数1．水库正常蓄水位：1684米；最低水位1678米；最高水位1686米； 2．尾水位最高尾水位1520米；正常尾水位1509米； 3．水头最大水头：174米；加权平均水头；167米；最小水头147米；二.水轮机型式的选择1.按我国水轮机型谱推荐的设计水头与比转速的关系()kW m Hr N s ·8.1382065.1582000202000=-=-=2.水轮机型式的选择水轮机类型及其适用水头范围、比转速范围见表1—1[1]表1—1 水轮机类型及其适用范围根据已知参数，本电站水轮机运行水头范围为：147m —174m ，比转速为：138.8（m·kW ）。

根据表1—1所列参数决定选用混流式水轮机。

三.电站装置方式的确定水轮机装置方式是指水轮机轴的装置方向和机组的连接方式。

水轮机轴的装置分为立式和卧式两种。

立式装置方式安装、拆卸方便，轴与轴承受力情况良好，发电机安装位置较高，不易受潮，管理维护方便，但是开挖量较大。

卧式装置方式不会产生很大的集中荷重，厂房的高度较低，但轴与轴承受力情况不好。

为了缩小厂房面积，高水头大中型电站一般采用立轴布置方式。

该电站最大水头为174m ，故采用立式布置方式。

机组连接方式采用直接连接。

四.初选水轮机转轮型号根据本电站水头变化范围H=147m —174m 选择合适的水轮机转轮：A378、A194、D10、D126和D46,其参数见表1—2[7]。

表1—2 初选水轮机转轮参数表五.拟定机组台数并确定单机容量总装机容量N =65MW ，保证出力：N b =30MW ，年利用小时数：4560h ，取同步发电机效率ηg =97％；通过试算HLA194、HLD46出力不满足要求，最终确定选用HLA378、HLD10和HLD126三个方案。

方案列表如下：表1—3 水轮机组选型及台数汇总表第2节各方案参数的计算一.HLA378各参数的计算1.计算转轮直径水轮机额定出力为：()kW 3350597.032500===ggr N P η 取最优单位转速n 110=69（r/min ）与出力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量Q 110=0.72(m 3/s)，对应的模型效率ηm =0.888，暂取效率修正值Δη=2％,则设计工况下原型机效率η=ηm +Δη=0.888+0.02=0.908。

水轮机水力机械设计原理考核试卷

B.中水头水轮机
C.高水头水轮机
D.超高水头水轮机
2.以下哪个不是水轮机的工作原理？（）
A.冲击式
B.涡轮式
C.混流式
D.离心式
3.水轮机的效率主要受到哪些因素的影响？（）
A.水头
B.流量
C.水轮机叶片设计
D.所有上述因素
4.水轮机转轮按水流方向分为哪两类？（）
A.冲击式和涡轮式
B.混流式和轴流式
C.轴流式和斜流式
5.水轮机的调节系统主要是通过调节____来实现流量的控制。
6.在水轮机的设计中，水头是指水流从水库到____的能量差。
7.水轮机的转轮通常由____个或多个叶片组成。
8.水轮机的安装高程对水轮机的____性能有直接影响。
9.水轮机叶片的设计应考虑到水流的____和稳定性。
10.现代水轮机设计中，为了提高效率，常采用____技术进行优化。
3.叶片角度调整影响水轮机出力和效率。常见方法有机械调节、液压调节和电动调节，根据工况调整叶片角度，以优化水轮机性能。
4.调节系统控制流量和压力，适应电站负荷变化。在不同工况下，通过调节导叶和接力器，保持水轮机高效稳定运行，防止过载和空化。
13.以下哪个因素对水轮机的水力性能影响最大？（）
A.水头
B.流量
C.叶片角度
D.转速
14.水轮机的安装高程对水轮机性能有何影响？（）
A.无关
B.影响水轮机的启动性能
C.影响水轮机的效率
D.影响水轮机的稳定性
15.以下哪种水轮机适用于中水头、中小流量水电站？（）
A.混流式水轮机
B.轴流式水轮机
C.反击式水轮机
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

水轮机叶片优化设计考核试卷

A.建立叶片模型
B.进行数值模拟
C.测试不同材料性能
D.求解优化问题
12.以下哪个因素对水轮机叶片的水力性能影响较小？
A.叶片形状
B.叶片角度
C.叶片数量
D.水流方向
13.以下哪种现象不会出现在水轮机叶片运行过程中？
A.空化
B.摩擦
C.振动
D.爆炸
14.在水轮机叶片优化设计中，以下哪个目标不是主要考虑的？
C.增加制造成本
D.提高稳定性
5.以下哪种方法不适用于水轮机叶片的优化设计？
A.数值模拟
B.实验研究
C.经验公式
D.随机设计
6.在水轮机叶片设计过程中，以下哪个参数与叶片空化现象无关？
A.叶片形状
B.叶片表面粗糙度
C.水流速度
D.气压
7.以下哪种水轮机叶片材料具有较好的耐腐蚀性？
A.铸铁
B.不锈钢
C.铝合金
A.提高水轮机效率
B.降低制造成本
C.增加叶片重量
D.提高叶片强度
15.以下哪个因素不会影响水轮机叶片的疲劳寿命？
A.材料性能
B.水流湍流程度
C.叶片形状
D.气温
16.以下哪种方法不适用于水轮机叶片疲劳寿命预测？
A.有限元分析
B.实验研究
C.经验公式
D.艺术评估
17.在水轮机叶片设计过程中，以下哪个参数与叶片的水力冲击无关？
4.机械、耐腐蚀
5. CFD、实验
6.水流速度、叶片形状
7.叶片设计、涂层技术
8.有限元分析、实验
9.铸造、锻造
10.水流速度、叶片角度
四、判断题
1. ×
2. ×
3. ×
4. ×

2015秋水轮机选型设计任务书 (1)

课程设计学生名单水轮机课程设计任务根据给定的电站参数来进行反击式水轮机选型设计：（1）确定机型和装置形式；（2）确定水轮机的功率、转轮直径、同步转速、吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数；（3）绘制水轮机的运转综合特性曲线；（4）确定蜗壳的型式及尺寸，绘制蜗壳单线图；（5）确定尾水管的型式及尺寸，绘制尾水管单线图；提交成果形式（1）设计计算说明书（详细的设计计算过程及相关说明）（2）运转综合特性曲线图（作为设计计算说明书附录）（3）蜗壳和尾水管图（作为设计计算说明书附录）提交成果时间：12月21-23日课程设计规范化要求严格执行三峡大学关于课程设计的相关规定。

（1）书写格式要求：必须用Word排版打印，并符合下列顺序课程设计题目；目录；正文；附录（主要包括图纸）；参考文献（或资料）（2）文字要求：文理通顺，语言流畅。

正文用小四号宋体，参考文献五号宋体。

（3）图纸要求：图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，可以用计算机绘图。

（4）曲线图表要求：所有曲线、图表、流程图、程序框图、示意图等不能徒手画，要求按国家规范标准或工程要求绘制。

反击式水轮机（混流或轴流转桨式）选型设计的原始参数：（每人1题，按照首页名单上的序号选题，序号是多少选第多少题）题目1-5 混流式水轮机选型已知参数：电站装机容量630MW ，装机台数3/6/7/9/10台，水轮机安装高程622.5m2.134max =H m ， 2.94min =H m ， 1.126=a H m ， 120=r H m题目6-10 混流式水轮机选型已知参数：电站装机容量480MW ，装机台数2/3/4/6/8台，水轮机安装高程622.5m2.134max =H m ， 2.94min =H m ， 1.126=a H m ， 120=r H m题目11-15 轴流转桨式水轮机选型已知参数：电站装机容量150MW ，装机台数2/3/4/5/6台，水轮机安装高程850mmax H =8.18m ，min H =8.3m ，a H =16.1m,r H =14.5m题目16-20 轴流转桨式水轮机选型（轴流式）已知参数：电站装机容量8MW ，装机台数1/2/4/5/8台，水轮机安装高程413.3mmax H =39m ，min H =28m ，a H =33m, r H =31.35m题目21-25 混流式水轮机选型（混流式）已知参数：电站装机容量8MW ，装机台数1/2/4/5/8台，水轮机安装高程431.3mmax H =39m ，min H =28m ，a H =33m, r H =31.35m题目26-30 反击式水轮机选型已知参数：电站装机容量4200MW ，装机台数6/7/8/10/12台，水轮机安装高程2241.5mmax H =220m ，min H =192.1m ，a H =210.5m, r H =205m 题目31-35反击式水轮机选型电站总装机容量N 装=70MW ，装机台数2/4/5/6/7台Hmax=36m ， Hmin=24.7m ， Hr=28.5m ， a H =32m ，水轮机安装高程24.0m题目36-40 反击式装机容量 140 MW 台数2/4/5/6/7 水轮机安装高程200.5 m Hmax=39m ， Hmin=35m ， Hr=37m ， a H =38m 题目41-45电站总装机容量N 装=210MW ，2/4/5/6/7台，水轮机安装高程24.0mmax H =8.18m ，min H =8.3m ，a H =16.1m,r H =14.5m 题目46-50 反击式装机容量 280 MW 台数2/4/5/6/7 水轮机安装高程200.5 mmax H =42.0m ，min H =37m ，a H =41m,r H =39m题目51-55装机容量 320MW,机组台数2/4/5/6/8 水轮机安装高程610mmax H =84.5m ，min H =65m ，a H =74.5m,r H =77m题目56-60装机容量：24万千瓦机组台数2/3/4/5/6max H =320.0m ，min H =250m ，a H =301m,r H =290m ,水轮机安装高程610m题目61-64装机容量：90万千瓦机组台数6/8/9/10水轮机安装高程580mmax H =82.0m ，min H =57m ，a H =71.5m,r H =70m 题目65-68装机容量：90万千瓦, 机组台数5/6//9/10,水轮机安装高程580mmax H =320.0m ，min H =250m ，a H =301m,r H =290m参考文献：1) 郑源、鞠小明.水轮机. 北京：中国水利水电出版社，20072)于波，肖惠民. 水轮机原理与运行. 北京：中国电力出版社，20083)刘启钊. 水电站（第三版） . 北京：中国水利电力出版社，19984)刘大恺. 水轮机（第三版）. 北京：中国水利水电出版社，19975)宋文武．水力机械及工程设计[M]．重庆：重庆大学出版社，20056)哈尔滨大电机研究所．水轮机设计手册[M]．北京：机械工业出版社，19767)张德虎主编《能源动力类水动专业毕业设计与课程设计指南》.北京：中国水利水电出版社，2010。

水电站课程设计之水轮机选型设计

水电站课程设计之水轮机选型设计学校：河北工程大学系别：水利水电工程班级：07水工本（5）班姓名：李啸云学号：070290515指导老师：袁吉栋第一章：基本资料基本设计资料某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。

电站建成后投入东北主网，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。

该电站水库库容小不担任下游防洪任务。

经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。

经水工模型试验，采用消力戽消能型式。

经水能分析，该电站有关动能指标为：水库调节性能日调节保证出力 4万kw装机容量 16万kw多年平均发电量 44350 kwh最大工作水头 39.0 m加权平均水头 37.0 m设计水头 37.0 m最小工作水头 35.0 m平均尾水位 202.0 m设计尾水位 200.5 m发电机效率 98.0%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，就可以拟订可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵守如下原则：1、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。

通常大机组单位千瓦耗材少，整体设备费用低；另外，机组台数少，厂房所占的平面尺寸也会减小。

因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用。

2、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，总希望单击容量制造得大些。

3、机组台数与水电站运行效率的关系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。

机组台数越少，平均效率越低。

但是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。

水电专业级水轮机选型作业

水电专业2020级水轮机选型作业一、资料一、水电站的装机容量为10万千瓦，发电机的效率为%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为445m。

下游设计最低水位为430m。

二、水电站的装机容量为6万千瓦，发电机的效率为96%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为。

下游设计最低水位为。

3、水电站的装机容量为8万千瓦，发电机的效率为98%，水电站的最大工作水头为150m，最小工作水头为120m，加权平均水头为135m，设计水头为130m，水电站海拔高程为220m。

下游设计最低水位为215m。

4、水电站的装机容量为6万千瓦，发电机的效率为%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为180m。

下游设计最低水位为175m。

5、水电站的装机容量为12万千瓦，发电机的效率为%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为320m。

下游设计最低水位为314m。

六、水电站的装机容量为万千瓦，发电机的效率为96%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为24m。

下游设计最低水位为18m。

7、水电站的装机容量为万千瓦，发电机的效率为%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为25m。

下游设计最低水位为20m。

八、水电站的装机容量为万千瓦，发电机的效率为%，水电站的最大工作水头为68m，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为300m。

下游设计最低水位为294m。

九、水电站的装机容量为万千瓦，发电机的效率为96%，水电站的最大工作水头为，最小工作水头为，加权平均水头为，设计水头为，水电站海拔高程为。

下游设计最低水位为。

10、水电站的装机容量为8万千瓦，发电机的效率为96%，水电站的最大工作水头为34m，最小工作水头为22m，加权平均水头为28m，设计水头为，水电站海拔高程为。

水轮机选型设计例题(朱立国)

水轮机选型设计1．初步选定机组台数1.1 初步选定机组台数根据水电站主要参数（特征水头、装机容量、及电站地位）可知，该电厂在系统中担任调峰、调频任务，起到骨干电厂作用，因为一般情况下，事故备用容量不应小于电站中最大的一台单机容量，事故备用容量为：600万KW×10％＝60万KW 。

此电站装机容量为90万KW ，所以初步确定机组台数应为６台或者12台。

1.2 选定水轮机型号根据电站的水头变化范围（57.0～81.5），因为混流式适用于中高水头比轴流式适用水头高，根据查文献[3] 表1-1，可知应选混流式水轮机。

查文献[3]表：大中型反击式水轮机型谱表，可知选HL220较为合适。

2．两种方案技术经济比较2.1 第一种方案6台机组 2.1.1 计算转轮直径Ｄ1单机容量为：90万KW/6=15万KW查型谱表可知：限制工况下的最优单位流量110Q =1.15（s m 3）；110n =70（min r ）查文献[3] 附图9 HL220专轮综合特性曲线可知机组效率 M 0η=90%；D M 1=0.46。

近似设ηT=90%，发电机效率为g η=98%，则水轮机额定出力r P =y P /Z*g η=900000/6*0.98=153061.2KWD 1=231181.9/rT r H Q P η =2/35.63*15.81*9.0*81.9/2.153061=5.485m选择标称直径D1=5.52.1.2 计算原型水轮机效率T ηm a x T η=1-(1-maxMη)511/D D M =1-(1-0.9)55.5/46.0=0.938效率修正值038.0max max =-=∆M T ηηη2.1.3 选择水轮发电机同步转速n 单位转速修正值110110110max max 1102.0)19.0/938.0()1/(n n n n M T =-=-=∆ηη＜11003.0n故单位转速不需要修正又根据单位转速公式得 min /5.1065.5/1.70*70/1110r D H n n a ===根据标准同步转速（《水轮机》表7-1）选n=100min r3.1.4 检验水轮机实际工作范围在不同水头下单位转速变化范围是：H max 时 m i n /9.605.81/5.5*100/*max 111r H D n n ===Hr 时 m i n /695.63/5.5*100/*111r H D n n r === H a 时 m i n /7.651.70/5.5*100/*111r H D n n a ===H min 时 m i n /8.7257/5.5*100/*min 111r H D n n ===对照模型综合特性曲线，平均水头下的单位转速通过最高效率区，最大、最小水头对应的单位转速也通过较高效率区。

水轮机密封件选型与应用案例考核试卷

（）
4.讨论水轮机密封件材料的选择对密封性能和设备运行效率的影响，并举例说明。
（）
标准答案
一、单项选择题
1. A
2. A
3. D
4. C
5. A
6. B
7. D
8. D
9. C
10. C
11. D
12. A
13. D
14. D
15. D
16. C
17. A
18. D
19. A
20. C
二、多选题
1. ABD
A.工作温度升高
B.工作压力降低
C.介质清洁度提高
D.水轮机转速降低
13.水轮机密封件在安装前，需要进行（）
A.外观检查
B.尺寸测量
C.性能测试
D.所有选项都正确
14.以下哪种密封件适用于高速水轮机？（）
A. O型圈密封
B.翼型圈密封
C.唇型圈密封
D.碳环密封
15.水轮机密封件选型时，对于介质为泥浆的情况，应选择（）
A.使用高质量密封件
B.提高密封件的耐磨性
C.定期进行预防性维护
D.延长密封件的使用寿命
20.以下哪些因素与水轮机密封件的可靠性有关？（）
A.材料选择
B.设计结构
C.制造工艺
D.使用条件
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.水轮机密封件的主要作用是防止______和防止______。
7.以下哪种密封件材料耐腐蚀性能较好？（）
A.铜
B.铝
C.不锈钢
D.氟塑料
8.水轮机密封件在使用过程中，出现泄漏的原因可能是（）
A.密封件安装不当

水轮机发电站变压器选型考核试卷

A.环境温度
B.负载损耗
C.空载损耗
D.变压器的散热条件
3.水轮机发电站变压器在运行过程中，可能出现哪些故障类型？（）
A.绝缘故障
B.铁心故障
C.线圈故障
D.所有上述故障
4.以下哪些措施可以降低水轮机发电站变压器的运行成本？（）
A.提高变压器的运行效率
B.减少变压器的维护次数
C.使用低成本的材料制造变压器
C.系统电压稳定性较差
D.变压器容量较小
11.以下关于水轮机发电站变压器安装的说法，哪个是错误的？（）
A.变压器应安装在通风良好、干燥的地方
B.变压器应远离水源和可能发生火灾的地方
C.变压器可以安装在地下室
D.变压器的基础应平整、坚固
12.关于水轮机发电站变压器的运行维护，以下哪项措施是不正确的？（）
12.关于水轮机发电站变压器的运行维护，以下哪些说法是正确的？（）
A.定期对变压器进行巡视检查
B.发现异常时应及时采取措施
C.变压器不需要定期进行预防性试验
D.变压器应在满负荷状态下运行以保持最佳效率
13.以下哪些因素会影响水轮机发电站变压器的投资回报率？（）
A.变压器的初始投资成本
B.变压器的运行维护成本
A.发电站的总装机容量
B.变压器的额定容量
C.变压器的运行效率
D.变压器的维护成本
9.对于水轮机发电站变压器，以下哪个参数与变压器的温升直接相关？（）
A.额定容量
B.短路阻抗
C.负载损耗
D.空载损耗
10.在水轮机发电站变压器选型中，下列哪种情况下可以选择较高短路阻抗的变压器？（）
A.输电距离较短
B.输电距离较长
C.环境温度

水轮机发电站电气设备选型与配置原则考核试卷

D.接地装置
10.在水轮机发电站电气设备配置中，下列哪个设备的选型与电站装机容量无关？（）
A.发电机
B.变压器
C.断路器
D.避雷针
11.以下哪个因素对水轮机发电站电气设备的选型影响最大？（）
A.设备品牌
B.设备价格
C.设备性能
D.设备安装位置
12.在水轮机发电站电气设备配置中，下列哪个设备用于实现电力系统与发电站之间的电气连接？（）
1.水轮机发电站电气设备选型时需要考虑以下哪些因素？（）
A.设备的可靠性
B.设备的制造工艺
C.设备的经济性
D.设备的安装条件
2.下列哪些设备属于水轮机发电站的主设备？（）
A.发电机
B.变压器
C.电容器
D.避雷针
3.在水轮机发电站电气设备配置中，以下哪些设备用于保护和控制电路？（）
A.断路器
B.隔离开关
（）（）（）
9.电站电气设备在安装前，应进行______和______的检查。
（）（）
10.水轮机发电站的电气设备配置应遵循______、______和______的原则。
（）（）（）
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.水轮机发电站的电气设备选型只需考虑设备的经济性。（）
A.干式变压器
B.油浸式变压器
C.箱式变压器
D.环氧树脂变压器
5.在水轮机发电站电气设备中，以下哪个设备是用于控制和保护电路的？（）
A.避雷针
B.隔离开关
C.断路器
D.电压互感器
6.以下哪个因素不会影响水轮机发电站电气设备的配置？（）
A.负载类型
B.负载容量

水轮机密封件选型与应用考核试卷

4.为了确保水轮机密封件的性能，安装时必须保证轴与密封件的________和________。
（答题括号：________和________）
5.水轮机密封件的耐磨性能主要取决于密封件的________和________。
（答题括号：________和________）
6.在水轮机运行过程中，若发现密封件有________现象，应及时进行检查和更换。
20.以下哪些措施可以减少水轮机密封件的故障率？
A.使用高质量的密封件
B.提高安装和调试质量
C.定期培训操作人员
D.避免超出设计参数的运行
（答题括号：________）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.水轮机密封件的主要功能是防止________和________。
（答题括号：________）
6.水轮机密封件在安装过程中，必须确保轴与密封件的同轴度，以防止泄漏。
（答题括号：________）
7.所有类型的水轮机都可以使用同一种类型的密封件。
（答题括号：________）
8.水轮机密封件的耐磨性能越好，其使用寿命越长。
（答题括号：________）
9.在水轮机密封件的考核中，只需关注其密封性能，无需考虑其他因素。
1.水轮机密封件的作用包括哪些？
A.防止泄漏
B.减少磨损
C.提高效率
D.降低成本
（答题括号：________）
2.以下哪些因素影响水轮机密封件的选型？
A.水头高度
B.转速
C.工作温度
D.水质
（答题括号：________）
3.适用于水轮机的密封件类型有哪些？
A.动密封
B.静密封

水电站大作业

一．基本资料及任务某坝后式电站，总装机容重为120MW，初拟装四台机组，电站最大水头Hmax=140m，最小水头Hmin=100m，加权平均水头Hav=116m，计算水头Hr＝110m，下游水位-流量曲线如下表所列：表 1 下游水位-流量关系要求：（l）确定水轮机类型及装置方式；（2）确定水轮机转轮直径D1及转速n，校核水轮机的工作范围和计算水头下的额定出力；（3）计算在设计水头下，机组发出额定出力时的允许吸出高Hs，并算出此时水轮机的安装高程。

问此工况是否是气蚀最危险工况？为什么？（4）采用圆形断面的金属蜗壳，最大包角φmax＝345°，导水叶高度b0=0.224D1。

请计算蜗壳及尾水管轮廓尺寸。

并用CAD绘出蜗壳、尾水管单线图。

（5）将模型综合特性曲线转换成原型运转综合特性曲线。

➢本题是一个水轮机选型的综合题，本题的任务要求有：●选择水轮机的台数和单机容量；●选择水轮机的牌号、型号及装置方式；●确定水轮机的直径、转速、吸出高及安装高程；●确定蜗壳及尾水管尺寸；●绘制水轮机运转综合特性曲线；➢选型设计已经收集的基本资料：（1）水能规划资料●装机容量：总装机容量为120MW,初拟四台机组；●各种代表水头：Hmax=140m, Hmin=100m, Hav=116m, Hr＝110m；●下游水位与流量关系曲线（表1）。

（2）水轮机产品技术资料●水轮机的系列型谱：附件中包括轮系的水头适用范围、最优工况和限制工况下的单位转速、单位流量和模型汽蚀系数。

●同步转速n：机组的同步转速与发电机的磁极对数有关，磁极对数只能是一对一对的，在选择水轮机转速是必须套用同步转速。

n=3000/p(r/min)。

●某一轮系的模型综合特性曲线（包括飞逸特性曲线）。

二．水轮机比较与选择2.1 水轮机型号初选在水轮机型号选择中，起主要作用的是水头，每一种水轮机都有一定的水头使用范围。

上限是由其结构强度和气蚀条件决定的，一般不允许超出。