轴流式水轮机设计说明书

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水轮机课程设计(完整版)

课程设计说明书设计题目：水轮机选型学生姓名：学号：班级：完成日期：指导教师（签字）：44一、课程设计的目的和任务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、出力P、吸出高度H S、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、电站基本参数（1）电站总装机容量： 900 MW（2）电站装机台数： 6台（3）电机容量： 150 MW（4）下游尾水位：▽80m（5）水轮机工作水头：最大工作水头(Hmax)： 81.5m最小工作水头(Hmin)： 45.5m设计工作水头(Hd)： 63.5m加全平均工作水头(Hw)： 57.8m(6) 机组运行特点：调峰（7）电站水质良好三、水轮机的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。

与发电机连接成的整体称为水轮发电机组，它是水电站的主要设备部分。

水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换成为电能的企业，在未来，水能资源的开发和利用将成为资源开发利用的主导能源，所以，水轮机的设计开发对我国水能资源的开发起到很大的推进作用。

水轮机大致分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机；反击式水轮机：转轮利用水流的压力能和动能做工的水轮机称为反击式水轮机。

其特征是：压力水流充满水轮机的整个流道，水流流经转轮叶片时，受叶片的作用面改变压力、流速的大小和方向，同时水流在转轮叶片正反面产生压力差，对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮旋转。

水轮机毕业设计说明书

目录摘要 (3)1 前言 (4)2 水轮机选型设计 (5)2.1 水轮机台数及型号的选择 (5)2.2 初选额定工况点 (6)2.3 确定转轮直径 (7)2.4额定转速的确定 (7)2.5 效率及单位参数修正值 (8)2.6 检验所选水轮机的实际工作区域 (9)2.7 确定导叶开度 (10)2.8 计算额定流量 (11)2.9 确定水轮机的吸出高度 (11)2.10 计算水轮机飞逸转速 (15)2.11 估算轴向水推力 (15)2.12 估算水轮机质量 (16)2.13 绘制水轮机运转综合特性曲线 (16)3 蜗壳水力设计 (20)3.1 概述 (20)3.2 蜗壳类型的选择 (21)3.3 金属蜗壳主要参数的确定 (21)3.4 金属蜗壳水力设计计算 (22)4 尾水管设计 (27)4.1 尾水管的作用及类型 (27)4.2尾水管类型的选择 (28)4.3 绘制尾水管水力单线图 (28)5 水轮机导水机构运动图的绘制 (28)5.1 导水机构的作用及类型 (28)5.2 绘制导水机构运动图的目的 (29)5.3 径向式导水机构运动图的绘制 (29)6 水轮机结构设计 (33)6.1 概述 (33)6.2 转轮的结构设计 (34)6.3 导叶的结构、系列尺寸和轴颈选择 (36)6.4 导叶的传动机构 (36)6.5 导水机构的环形部件设计 (37)6.6 真空破坏阀 (38)6.7 主轴的设计 (39)6.8 轴承的结构 (40)6.9 补气装置 (41)6.10 主轴的密封 (42)7 导叶加工图的绘制 (43)8 蜗壳强度计算 (43)8.1 对金属蜗壳的受力分析 (43)8.2 编程进行强度计算 (46)9 结论 (51)总结与体会 (51)谢辞 (52)参考文献 (52)摘要本次设计是在给出仙溪水电站原始资料的情况下，为电站进行水轮机选型设计，并绘制出运转综合特性曲线。

从最大水头考虑，初步选定了HL D和HL220/A153两个转轮型号，然后从机组的运行稳定性和经240/41济性（电站开挖量）对两个转轮进行综合比较分析，最终确定出水轮机型号为220/153140--，机组台数为两台。

水轮机设计说明书

学号 **********年级 2010级本科毕业设计23～44米水头220MW水电站设计说明书专业热能与动力工程姓名朱聪指导教师郭建斌评阅人潘虹2014年6月中国南京BACHELOR'S DEGREE THESIS OF HOHAI UNIVERSITYThe design of t he head of 23~44m hydropower station 220MW electrical and machinery partCollege ：HOHAI UNIVERSITY Subject ：Thermal and Power EngineeringName ：Zhu CongDirected by ：Guo ProfessorNANJING CHINA学术声明：郑重声明本人呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本设计（论文）所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本设计（论文）的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：摘要本设计是根据提供的原始资料对三门水电站的机电初步设计，设计内容共分为四章：水轮机主机选型，调节保证计算及调速设备选择，辅助设备系统设计，电气一次部分设计。

第一章水轮机选型设计是整个设计的关键，根据原始资料，初步选出转轮型号为HL240，共有个12待选方案。

根据水轮机在模型综合特性曲线上的工作范围，初步选出3个较优方案，再根据技术经济性及平均效率的比较在较优方案中选出最优方案最终选出的最优方案水轮机型号为HL240，4台机组，转轮直径5.5m ，转速79r/min ，平均效率92.6%。

计算最优方案进出水流道的主要尺寸及厂房的主要尺寸，绘制厂房剖面图。

第二章调节保证计算及调速设备的选择中由于本电站布置形式为单机单管，所以只对一台机组甩全负荷情况进行计算。

水轮机毕业设计指导书

水轮机毕业设计指导书——水轮机与发电机的选择笫一节水能资料(本设计略)根据设计任务书，列出水能设计计算和规划给出的以下特征值：多年平均流量；水电站水库调节类型；水电站类型与厂房型式；水电站特征水头；水电站装机容量；水电站设计保证率；水电站保证出力；多年平均发电量；年利用小时数；电力系统设计水平年最大负荷；引水系统的引水方式；水电站下游水位与流量关系曲线。

在得到上述资料后，需要对资料进行适当的校核；其中重点是校核水电站特征水头。

笫二节机组台数与机型的选择一、机组台数的选择1．台数与投资的关系台数多，单机容量小，小机组单位千瓦造价高，同时，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。

一般情况下，台数多对成本和投资不利。

2．台数对运行效率的影响机组台数多，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，以使电站保持较高的平均效率。

机组类型不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。

轴流转桨式水轮机，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、轴流定桨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。

3．台数与运行维护的关系台数多，运行方式灵活机动，事故停机影响小，单机检修易于安排，但对全厂检修麻烦；同时，台数多，机组开、停机操作频繁，事故的次数可能增加。

4．台数与其他因素的关系4．1 台数与电网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。

4．2台数与保证出力的关系根据设计规范要求，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1 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域对中小型水电站，一般选择2～4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。

轴流式水轮机毕业设计

轴流式水轮机毕业设计任务书、基本资料和指示书河海大学水电学院动力系二○○六年三月轴流式水轮机毕业设计任务书一、设计内容根据原始资料，对指定电站、指定原始参数进行机电部分的初步设计，包括：轴流式水轮机的选型、发电机选型，调保计算及调速设备选择，混流式水轮发电机组的辅助设备系统设计，电气一次部分设计。

二、时间安排（供参考）1、轴流式水轮机的选型、发电机选型 5.5周2、调保计算及调速设备选择0.5周3、辅机系统2周5、电气部分2周6、整理成果1周7、评阅答辩1周8、机动0.5 周总计12.5周三、成果要求1、设计说明书：说明设计思想，方案比较及最终结果，并附有必要的图表。

2、设计计算书：设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。

3、图纸：主机成果图、水系统图、气水系统图、电气主结线图，共5-6张（含CAD设计图），规格1号图。

轴流式水轮机毕业设计基本资料富春江水电站位于浙江北部钱塘江上游富春江上，造成后接入华东电网向金华等地供电。

富春江水电站坝址选在七里垅峡口，上距新安江水电站约60公里，下距杭州市110余公里，，地理位置优越。

水库为日调节，总库容9.2亿立方米。

电站以发电为主，并可改善航运，发展灌溉及养殖事业等综合效益。

电站为河床式，公路从左岸进入厂房。

本电站下游特征洪水位如下：万年一遇洪水位▽15.6 (Q=43100米3/秒)千年一遇洪水位▽14.6 (Q=29400米3/秒)本地区年平均气温为16.0℃,实测最高气温为40.5℃,雨日约175天,以五月份为最集中.本电站建成后将承担峰荷,也承担部分基荷,有调相任务,本电站将在120公里外的金华变电所接入系统(电力系统结线见附图)并向七里垅镇供电2-3万千瓦。

参考文献一、水轮机刘大恺主编二、水轮机设节沈祖诒主编三、水力机组辅助设备范华秀主编四、水电站电气部分季一峰主编五、水电站动力设备设计手册络如蕴主编六、水轮机设计手册哈尔滨大电机研究所主编七、水电站的水轮机设备（苏）莫洛仁夫主编八、发电厂（下册）华中工学院主编九、发电厂变电所电气设备湖南省电力学校主编十、电力工程设计手册（第一册）西北、东北电力设计院主编十一、电力工程设计手册（第二册）西北、东北电力设计院主编十二、水电站机设计技术规程十三、电力系统规划设计手册（影印摘编本）十四、电力工程西安交通大学主编十五、水力机械华东水利学院编中国戒严出版社1961年版十六、水电站机电设计手册电工一次水利电力出版社十七、水电冲机电设计手册水力机械水利电力出版社轴流式水轮机毕业设计指示书第一节轴流式水轮发电机组选型设计一、选型设计要求根据给定的电站资料，选择水轮发电机及其附属设备。

水轮机部分设计说明书

设计说明书第一章水轮机部分1.1概述（1）水电站名称：05水电站（2）电站地理位置：位于广西和贵州省交界的南盘江上。

（3）枢纽任务：以发电为主，兼顾航运。

（4）水能开发方式：堤坝式。

（5）水文气象资料平均气温：10.9℃，最低气温：-7.0℃，多年平均风速5.4m/s，多年平均悬移质输沙量1580万吨；推移质输沙量72万吨；设计洪峰流量18550㎥/s，校核洪峰流量23450㎥/s。

（6）水能规划参数电站总装机容量：400MW 设计保证率：91%=34.0m最大水头：H max=38.9m 设计水头：Hr平均水头：H av=35.0m 最小水头：H min27.1m=1.2 水轮机选型及机组台数的确定1.2.1水轮机型号的选择转轮型谱参数，再计算设计根据已知水电站的水头范围，查<<水轮机>>P370-371水头下的比转速，查<<水轮机>>P图9-32水轮机最有效率和比转速之间的关系，322故确定水轮机型号为ZZ440。

1.2.2转轮型谱参数1.2.3装机台数的确定（1）机组台数多，单机容量小，小机组单位千瓦造价高，同时，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，一般情况下，台数多对成本和投资不利。

（2）本电站有调峰任务，对于变动负荷的水电站，若采用过少的机组台数，虽单机效率高，但在部分负荷时，由于负荷不便在机组间调节，因而不能避开低效率区，这会使电站的平均效率降低。

（3）当机组台数较多时，电站的运行人员增加，消耗品增加，因而，运行费用较高。

综上所述，最终决定选择装机台数为四台，五台或六台。

1.3初选方案表1-2 初选方案列表初选方案水轮机型号装机台数（台）单机容量（MW ）方案一 ZZ440 4 100 方案二 ZZ440 5 80 方案三ZZ440666.71.4各初选方案原型水轮机参数的计算1.4.1各方案工作范围图的绘制（1）方案一同步转速下各水头对应的单位转速计算结果列表如下：表1-3 H min =27.1m H r =34.0m H av =35.0m H max =38.9m n=100r/min124.86111.47109.87104.22绘制工作范围如附图1所示（2）方案二同步转速下各水头对应的单位转速计算结果列表如下：表1-4水头转速H min =27.1m H r =34.0m H av =35.0m H max =38.9m n=115.4r/min133118.75117.04111.02绘制工作范围如附图2所示（3）方案三同步转速下各水头对应的单位转速计算结果列表如下：表1-5 H min =27.1m H r =34.0m H av =35.0m H max =38.9m n=136.4r/min131.0116.96115.28109.35绘制工作范围如附图3所示1.4.2各方案机组技术参数表1-6 各方案机组技术参数表方案一方案二方案三单机容量×台数 100MW ×4 80MW ×5 66.7MW ×6 水轮机型号 ZZ440 ZZ440ZZ440适用水头范围H （m ） 20~36（40）20~36（40） 20~36（40）额定水头H r （m ） 34.0 34.0 34.0 转轮直径D 1（m ） 6.5 6 5 原型机最高效率(%) 0.93 0.93 0.93 限制工况效率(%) 0.876 0.876 0.876 同步转速n （r/min ） 100 115.4 136.4 飞逸转速n R （r/min ） 316.65 343.03 411.64 额定流量（m 3/s ） 362.15 285.48 237.61 额定单位转速n 11r （r/min ） 111.47 118.75 116.96 额定单位流量Q r （m 3/s ） 1.47 1.36 1.63 吸出高度H s （m ） -16 -15.68 -21 安装高程▽（m ） 379.665 379.78 375.05 总轴向力F a （N ）13320310.4111272761.97715552.18水头转速水头转速方案号项目1.5精选方案的确定及其参数的计算1.5.1精选方案的确定对以上三种方案从能量性能，空化性能等方面的比较，最终确定方案一，方案二为精选方案，精选方案的技术参数如表1-7所示。

轴流定桨式水轮机安装、使用、维护说明书

ZDXX-LM-160水轮机安装、使用、维护说明书目录一、概述 (2)二、基本数据 (2)三、结构说明………………………………………… 2～3四、安装说明………………………………………....3～5五、使用维护说明…………………………………….5～7六、运输说明 (7)七、标记说明 (7)八、常见故障及处理办法……………………………8～9１一、概述水轮机是将水能转换为机械能的水力原动机，它适用于中、小型电站，供发电之用，其出力的大小取决于工作的水头和流量。

型号说明：ZDXXX－LM－160型水轮机ZD－表示轴流定浆式xxxx－表示转轮型号L－表示主轴布置为立式M－表示明槽式160－表示转轮标称直径为160cm二、技术数据1、使用范围：型号 ZDxxx－LM－160适用水头HP（米） 2.5～6流量Q（米3/秒）4～20转速n（转/分） 150～500出力N（千瓦）100～1000旋转方向由上向下看为顺时针调速方式自动或手动传动方式法兰直联三、结构说明本水轮机为轴流定浆式，水自引水渠道、前池、拦污栅和启闭闸门进入水轮机室，经活动导叶引向转轮，在水力作用下，使转轮旋转，然后由主轴通过法兰与发电机直联传动，把机械能转变为电能，由转轮流出的水，经尾水管流入尾水渠道。

当负荷变化时，通过水轮机的导水机构来调节过流量，以保证机２组稳定在额定转速下运行。

导水机构的开闭，通过调速器完成。

1、转动部分转轮是水轮机的核心零件，通过它将水能转换为机械能，其结构采用铸钢组焊（或组装、整铸），叶片型线采用我国研制的性能先进的转轮模型换算而成，转轮体下部的泄水锥用螺钉紧固，为使过流表面光滑平整，泄水锥与转轮体联接后，凹陷处灌注环氧树脂或铅，并修磨平整光滑。

主轴采用法兰刚性联接，其上轴端是法兰与电机法兰端面配合，通过螺栓传递扭距；下轴端是法兰与转轮体端面联接，通过端面横销及紧固螺栓传递扭矩，主轴与橡胶瓦水导轴承配合。

1、导水机构导水机构的作用是将来自引水室的水流，以一定的速度和方向引入转轮，形成转动前所需的均匀能量，控制环在转轮室上端面可以转动，借助于连板销、连板、导叶销，调节导叶的开度，改变过流量，调节负荷的大小，同时当需要停机时，可关闭导水结构，封住水流。

水轮机T03-80说明书

目录一、概述（2）二、水轮机的结构型式（4）三、水轮机的安装（5）四、水轮机的润滑和冷却（7）五、水轮机的运行（8）六、水轮机日常运行与维护（9）七、附录（10）一、概述本水轮机为轴流定浆式水轮机。

通过机组的运转，将水流中贮藏的能量转化为有用功。

可作为农村小型水电站之动力设备。

电站型式为引水式。

1、应用范围：2、各种情况下水轮机的基本参数与其所配套的发电机之型号，功率，转速参看表1。

3、空蚀性能根据T03转轮的研究部门（天津电气传动设计研究所）介绍，ZDT03转轮空蚀性能好于ZD760转轮，为保守起见ZDT03转轮空蚀系数σm值选取方法为：用ZDT03设计点的值（n1＇，Q1＇），对应ZD760相同值（n1＇，Q1＇相同）所对应的空蚀系数σm值就作为T03转轮该设计点的空蚀系数σm值。

ZDT03-LM-80型水轮机性能及配套表（表1）4、飞逸转速：n p各种水头和转轮浆叶各安装角的飞逸转速。

ZDT03-LM-80型水轮机飞逸转速5、重量：（1）水轮机总重量约4吨（2）水轮机主机重量约2.5吨二、水轮机的结构型式ZDT03-LM-80型水轮机结构为立轴布置，明槽引水，手动或自动调速，直锥形尾水管。

与发电机采用直联或V型皮带间联传动，其结构详见机组安装图。

1、主机水轮机主机是由转动部分、导水机构、导轴承等另部件组成。

其结构详见主机结构图。

（1）转动部分：转动部分是由转轮、洩水锥、主轴等另件组成，转轮制成整体，和洩水锥用拉杆连接，上部与主轴用法兰联拉。

水轮机的转轮通过旋转运动把水流中贮存的能量转化为机械能，同时使主轴旋转将能量输出。

由于各地的水利资源不同，故转轮浆叶装置角有＋15°、＋20°、＋25°、＋30°等，供用户订货时选择。

（2）导水机构导水机构是由导叶、连杆、顶盖、支持盖、机座等另件组成。

导叶为对称形，装于顶盖、机座之间，沿园周均布，它的运动是通过与调速器相联接的推拉杆，操纵控制环，由控制环上销钉、连杆、销轴等另件带动，使导叶绕导轴旋转，来达到开启和关闭的目的，从而得到了调节通过水轮机的流量作用。

轴流式水轮机课程设计

西安理工大学研究生课程作业课程名称：流体机械设计理论与应用任课教师：完成日期：2011 年12 月15 日学科：水利水电工程学号：姓名：成绩：轴流式水轮机转轮水力设计的主要目的是设计出能够保证各项性能要求的高效率的转轮，而轴流式转轮叶片的设计无疑是转轮设计的重要内容，本文采用奇点分布法来设计叶片，叶片设计出发点是用一系列分布在翼型骨线上的奇点来代替叶栅中的翼型对液流的作用，这样可以设计出一条翼型骨线，再通过加厚的方式设计出翼型及完整叶片。

可分为：1、选择环量密度沿骨线的分布规律；2、假定第一次近似翼型；3、第二、三次翼型的计算和绘制。

本次转轮叶片设计共分为5个断面，由小组合作完成，本人对该叶片第3断面翼型进行设计计算，截面半径r=3.05m 。

一、水轮机基本参数：N=37000kW ，H=14m ，n=83.3r/min ，η=90%，D 1=7.42m ，d=1.04m ，叶片数Z 1=4。

求计算截面半径：r=3.05m 上的翼型，给定的弦长为：l=4.984m 。

二、求解过程：叶栅距：791.4405.314.3221=⨯⨯==Z r t π(m) 计算截面的圆周速度u:26.606603.8305.314.32602=⨯⨯⨯==rn U π(m/s) 假定转轮出口Ｃ2u ＝０，则641.4606.261481.99.0C u 1=⨯⨯==UgHη(m/s)通过水轮机流量Ｑ：3001410009.037000102102Q =⨯⨯⨯==HNην(m 3/s)则轴向速度Z C 为：066.7])04.1()42.7[(14.33004)(4C 22221z -=-⨯⨯-=--=d D Q π(m/s) 按速度三角形：-24.2852C W 21u =-+=∞U C uu (m/s)066.7-==∞z z C W (m/s)283.0285.24066.7tan =--==∞∞∞u z W W β 8.15=∞β绕翼型环量B Γ为：235.223.8341481.99.060601121=⨯⨯⨯⨯==Γ-Γ=ΓZ gH Z B η(m 2/s) 三、翼型第一次计算作为第一次近似，先假定叶栅的翼型为平板翼型，如下图所示：叶栅中平板的安放角en β根据所选的)(s γ形式来确定。

轴流式小型水力发电机说明书

轴流式小型水力发电机说明书轴流式小型水力发电机说明书一、水力发电原理：在有水位差的地方，水从高处往低处流，水有一定的流动速度，因此水带有动能；因为水位差，水在高处被地球的引力吸引往低处，从而水带有重力势能，水的动能和水的势能总和就是水的能量，水位差越高，水流量越大，水的能量就越大。

水的能量作用在水轮机上，使得水轮机转动，带动发电机发电。

也就是水的能量转变成电能的过程，就是水力发电。

水位差，或者说水流落差，即进水处和出水处之间的垂直距离，我们简称为水头。

水流量和水头就可以决定安装发电机组的功率。

水流量一般是指一秒钟内流出的水的体积。

以立方米/秒为单位。

理想理论上安装功率的计算公式为：水头(m)×流量(m3/s)×9.8＝功率(KW)。

实际上机组的效率并不是100%，因此要把机组的效率算上。

一般水头我们以H 来表示，流量以Q来表示，机组效率为η来表示，一般η取0.7左右。

g表示重力加速度，功率以P来表示，那么安装功率的计算公式为：P ＝HQηg例如：水流量为0.08m3/s，水头为2米高，那么可以安装的功率为：0.08×2×9.8×0.7 ＝1.0976(KW)，即实际可以安装功率为：1千瓦。

流量比较难测量一般以估算法来测。

首先估算出水的流速，然后再估算出水流的横截面积大小，即可算出水流量大小。

流量(m3) Q = Sv 其中S为横段面积（m2），v为流速（m/s）①、首先测量得水沟的横截面积S，比如可量得水沟的宽、高粗略算出横截面积S，如要测得更准确，可对水沟的横截面积进行分割细分测得各小块面积，然后再相加得出总面积。

②、水流速的测法，可直接丢一漂浮物在水面上，然后看它在一定时间内漂流过的路程，然后再计算出其1秒内流过的路程，即为水的流速。

③、还可以用一个比较大的水桶来直接接水，然后计算出流量。

估测流量时，要多次测量取平均值，还要考虑到每个季节的水量变化情况。

ZZ560轴流式水轮机结构设计_毕业设计设计说明书

图2-1 ZZ560流道尺寸
表2-1 流道尺寸
参数符号
真机数值（mm）
参数符号
真机数值（mm）
D1
11300
R2
7345
Z1
6
d2
4520
D0
13108
d3
3955
Z0
32
d4
3955
b0
4520
d5
118.65
dB
4520
h1
2356
R1
2825
h3
4520
2.2 座环设计
座环是反击式水轮机的基础部件之一，除了承受水压力作用外，还承受整个机组和机组段混凝土重量，因此要有足够的强度和刚度。其基本结构是由上环、下环和固定导叶组成。鉴于葛洲坝水电站水头较低，故而选择与混凝土蜗壳连接的座环，考虑到电站的基本资料，现对制造质量提出如下要求：
在写说明书的过程中我即把所学的知识梳理了一遍同时也体会到了做任何事都要有严谨的态度对于设计过程中任何问题不论大小都不能轻视要通过正确的方法去解决在做任何事情的时候都不能轻言放弃要有战胜困难的信心坚持到最后一定能取得成功
毕业设计（论文）
题目ZZ560轴流式水轮机
结构设计
专业热能与动力工程
摘要
葛洲坝电站是我国代表性的低水头大流量、径流式水电站，兼具发电、改善航道等综合效益。本次设计主要是通过查阅相关设计手册，对葛洲坝电站型号为ZZ560-LH-1130的轴流转桨式水轮机结构进行设计，主要内容包括水轮机总体结构设计、导水机构及其传动系统设计，水轮机部分零部件，例如主轴，导叶等零件的设计。
Using the CAD,the process of design is more convenient and the result is more accurate.

水轮机轴流转浆说明书

主轴轴孔内装有中、下操作油管，用特殊法兰连在一起，中操作油管的上部法兰与受油器中的上操作油管相接，下操作油管的下部法兰与转轮中的操作油管及接力器杆相接。主轴轴孔内共设有三个导向轴套，支撑着细长的操作油管。操作油管是由两根同心的无缝钢管焊接而成的，形成内、外两腔油管，通到受油器和转轮的开腔和关腔，操作油管随主轴一起转动，同时也随转轮活塞上、下移动。
3.1.2转轮室
转轮室法兰与底环法兰连接，内壁接口采用焊接，下法兰与尾水锥管连接，转轮室与机组轴线必须保持同心，保证其内壁与转轮叶片之间四周间隙均匀，转轮室中心的调整可使用螺栓顶紧装置。
3.1.3座环
座环是水轮机的重要部件，也是机组安装时的基准件。它承受蜗壳中的部分水压力和整台机组及混凝土重量，并将这些重量传递给电站基础。
转臂用卡环、销和叶片枢轴固定在一起。卡环在工作中要承受很大的离心力，分成两半。装入后，再装上限位环，以防止卡环脱落。
在转轮上凡零件之间有相对转动或滑动的部分，均设有用铸青铜制成的轴套或抗磨板，以减少相互之间的摩擦力。
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处数
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签字
日期
ZZ660-LH-300产品说明书
ZS235-SM
共12页
为缩短停机检修时间，主轴密封下部装有空气围带式的检修密封。检修密封耗气量为4.5L/次。
3.5主轴装配(ZS235-5)
主轴装配由中、下两根操作油管和主轴等零件组成，重约5t。主轴是由锻钢35A制成的空心轴，上端采用法兰和发电机轴用12个联轴螺栓M56×4联接。下端通过大法兰用16个联轴螺栓M56×3和转轮联接。并分别通过4个圆柱销A50×100、圆柱销A50×60传递扭矩。
3.2.5控制环
控制环由钢板焊接而成，安装在导流盖的环形槽中，由两个接力器驱动使之转动。下部法兰上均布有24个小耳孔通过连杆销与连杆相连，再通过导叶臂转动导叶，控制导叶转角及开度。

水轮机课程设计说明书

四川大学课程设计任务书学院专业班课程名称题目任务起止日期：年月日～年月日学生姓名学号指导教师年月日教研室主任年月日审查院长年月日批准目录第一章水轮机的选型设计 (1)第二章水轮机运转特性曲线的绘制 (11)第三章蜗壳设计 (14)第四章尾水管设计 (17)第四章心得总结 (19)参考文献 (20)第一章水轮机的选型设计1.1 水轮机型号选定一、水轮机型式的选择根据原始资料，电站装机容量7MW，平均水头为33m，最大水头为39m，最小水头为28m。

水轮机的额定水头为Hr=0.9Hw=31.35M根据资料，适合此水头范围的水轮机类型有轴流式和混流式，又根据水轮机系列型普表中查出合适的机型有HL240型水轮机和ZZ440型水轮机两种。

根据装机容量拟选两种型号的水轮机1,2台机组。

二、初步拟订型号机组台数并确定单机容量根据以上分析初步拟定见表1-1表1-1 初步拟定表1.2 原型水轮机各方案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,初步拟定四种方案后进行比较。

一、ZZ440型水轮机1台机组（方案一）1、计算转轮直径装机容量7000千瓦，水轮机的额定功率为7000P 7368()0.95grg p kw ===η上式中：g p ——机组单机容量，kwg η——同步发电机的效率，一般取95%-97%，此处取95%。

根据水轮机转轮型普推荐的最大单位流量110Q =1.653/m s ，为使单位流量有一定的余量，取3%的储备，则额定工况的单位流量11r Q =1.65⨯0.97=1.63/m s ,110115/min n r =，对应的模型效率M η=0.83，暂取效率修正值Δη=0.03，η=0.83+0.03=0.86。

则设计工况原型水轮机效率为86%。

m D HQ P rrr 8.186.035.316.181.9736881.95.15.1111=⨯⨯⨯==η根据我国规定的转轮直径系列（见《水轮机》P9），选择转轮公称直径1D =3.3m 。

水轮机说明书

结构说明书产品名称：HLA630－LJ－174水轮机文件编号：SM-1553编制：校对：批准：福建南平南电水电设备制造有限公司2007年 05 月 30 日一、概述：本机为立轴混流式水轮机，全包角金属蜗壳，转轮直径D1=1740mm，水轮机本体包括埋入部分、导水机构、转动部分、主轴密封、油导轴承、调速机构、管路布置、仪表架装配及工具部分，辅助设备包括φ2500液控蝶阀、Φ250接力器、BWT-80K-4.0调速器等，本说明只针对水轮机本体进行说明，辅助设备详见各自说明书。

二、基本数据：1、型号：HLA630-LJ-1742、最高水头：120 m3、设计水头：102 m4、最低水头：72 m5、额定转速：428.6 r/min6、额定流量：27.5 m3/s7、额定出力：25780 KW8、飞逸转速：793 r/min9、轴向水推力：97.02 t10、吸出高度：-2.1 m三、结构说明：本机旋转方向为从发电机端向下看为顺时针旋转。

1、埋入部分：埋入部分包括蜗壳、座环、尾水锥管、尾水肘管及机坑里衬等。

（1）、蜗壳蜗壳由三种不等厚焊接性能好的16MnR钢板组焊而成，在厂内预装，然后分节运输，在工地进行组焊，蜗壳内表面保持平滑。

蜗壳的全部焊缝需无损探伤检查，无损探伤按GB8564－2003《水轮发电机安装技术规范》及GB150－98《钢制压力容器》与《压力容器安全技术监察规程》的要求进行。

蜗壳上进口段设置4个不锈钢测压测头，在相应位置上设有3个不锈钢测流测头，蜗壳末端设有2个不锈钢测压测头。

提供有安装蜗壳和浇捣混凝土时定位和固定蜗壳位置所需的系紧拉杆、松紧螺栓、固定支座、地脚螺栓、调整水平用的千斤顶、垫板和连接件等。

（2）座环座环有足够的强度和刚度，当蜗壳放空时可承受置于其上面的结构物和机组旋转部分的全部重量，并能安全承受由蜗壳内最大压力所产生的各种应力。

座环为平行板式焊接整体结构，由厂内组焊加工检查完毕后，整体运至工地。

水轮机说明书

目录一、概述 (2)二、水轮机的技术数据 (2)1、使用范围 (2)2、性能参数图表 (2)三、水轮机结构和主要另部件简介 (3)1、转动部份 (3)2、导水机构 (3)3、水导轴承 (3)4、中间导轴承 (4)5、调速部份 (4)6、放水阀 (4)7、梳齿密封装置 (4)四、水轮机的安装 (4)1、安装前的准备 (4)2、安装方法的程序 (5)3、安装技术条件 (5)五、水轮的启动、停机、运行和维护 (6)1、启动前的准备工作 (6)2、水轮机的启动 (6)3、水轮机的试运行 (6)4、水轮机的停机 (7)5、事故停机 (7)6、水轮的运行和维护 (7)六、水轮机常见故障及处理办法 (8)七、随机图纸、文件 (9)一、概述水轮机是将水能转换为机械能的水力原动机。

其出力大小主要取决于工作时的水头和流量。

本机为ZDT03—LM—140型立轴轴流定浆式水轮机，具有结构合理、运行可靠、使用维护方便等到优点。

1、型号说明ZDT03—LM—140型水轮机ZD——轴流定浆式T03——新转轮型号L——主轴布置为立式M——明槽引水室140——转轮公称直径为140厘米2、本机与发电机采用法兰联接结构，用圆柱横销传递扭矩。

主轴旋转方向从发电机端看为顺时针方向。

3、本机配用YT—600、YT—1000型机械液压自动调速器及YWT—600、YWT—1000微机液压自动调速器。

配套范围见表一。

4、空蚀性能根据T03转轮的研究部门(天津电气传动设计研究所)介绍，ZDT03转轮空蚀性能好于ZD760转轮，为保守起见ZDT03转轮空蚀系数σm值选取方法为：用ZDT03设计点的值(n1ˊ，Q1ˊ)，对应ZD760相同值(n1ˊ，Q1ˊ相同)所对应的空蚀系数σm值就作为T03转轮该设计点的空蚀系数σm值。

二、水轮机的技术数据1、使用范围适用水头Hp (m) 3.5 ~ 6.5流量Q (m3/ s) 4.8 ~ 8.87出力N (kw) 146 ~ 436转速n (r/min) 250 ~ 3752、性能参数图表1) 运转综合特性曲线(图一~ 图七)2)飞逸特性曲线(图八)3)轴向水推力曲线(图九)4)ZDT03—LM—140型水轮机性能参数配套表(表一)三、水轮机结构和主要部件简介本机为轴流定浆式水轮机。