中小型混流式、轴流式水轮机模型参数表
水轮机 相似理论
数少。 混流式
b0 D1
0.1 0.00065 ns
轴流式
b0 D1
Байду номын сангаас
0.44 21.47
ns
转轮进、出口直径比D1/D2随比转速的增加而减小:
D1
1
D2 0.96 0.00038 ns
ns
nN H54
使用高比转速水轮机能带来经济效益
水轮机：比转速提高，在相同出力与水头条件下，能
解：模型水轮机单位参数：
n11M
nM D1M HM
282 0.46 64.8r
4
min
Q11M
QM D12M H M
0.38 0.9 m3 0.46 2 4
s
模型水轮机最高效率
M max
NM
9.81QM HM
13.1 0.88 9.81 0.38 4
ns 3.13n11 Q11
比转速：同一系列水轮机在相似工况下运行的综合性能。 作为水轮机系列分类的依据。
采用设计工况或最优工况下的比转速作为水轮机分 类的特征参数。
水斗式： 混流式： 斜流式： 轴流式：
ns=10～70 ns=60～350 ns=200～450 ns=400～900
二、比转速与水轮机性能关系
H MsM
84.6Ku1M
nD1 nM D1M 常数
H s
H MsM
2.流量相似定律
Vx Kvx 2gHs
Q0 Vm1F1
Vm1 K vm1 2gH s
F1 D1b0 f fb0 D12 D12
Q 0 D12 H S
K vm1
中小型混流式、轴流式水轮机模型参数及型谱表
， n1 (r/min)
20
95
22 24 26 28
18
90
62
12
16 14
68
72
76 78 80
30 32
85
10
82
0.04
80
84
75
Ao=8
σ =0.03
86 87 88
89
70
65
0.05
91
91
92 92.8%
90
.5
0.07
60
0.06
55
75
Ao=8
σ =0.03
89
70
90
70
60
55
600
700
800
900
1000
1100
δ =
60
55
600
700
800
900
1000
1100
模型转轮综合特性曲线
90
80
70
η = 60
δ
50
40
100
120
140
160
180
200
A244-35 转轮综合特性曲线
110
7 80 8
100
7 74 2 76
A244-35 转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
δ =
δ =
δ =
δ =
η =
400
450
500
550
600
650
700
18.0
21.0
24.0
27.0
30.0
33.0
18.0
500
600
水轮机类型及工作参数
第一节水轮机的主要类型自然界有多种能源，其中有很多式可以开发利用的，目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。
其中水能是一种最经济的能源，水能的开发利用已受到越来越多的关注。
我国有着丰富的水力资源，对水能的开发利用已受到社会的广泛关注，对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。
水轮机作为将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机，是水电站中最重要的组成部分。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
当水流通过水轮机后，其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机如图1-1所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮机。
图1-1 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-2所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
水轮机类型及工作参数
第一节水轮机的主要类型自然界有多种能源，其中有很多式可以开发利用的，目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。
其中水能是一种最经济的能源，水能的开发利用已受到越来越多的关注。
我国有着丰富的水力资源，对水能的开发利用已受到社会的广泛关注，对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。
水轮机作为将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机，是水电站中最重要的组成部分。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
当水流通过水轮机后，其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机如图1-1所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮机。
图1-1 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-2所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
中小型水轮机选型和配套手册1
前言我公司除已生产原部颁（JB/T6310-92）中小型轴流式、混流式水轮机转轮系列型谱规定的ZD760、ZZ600、ZZ560a、ZZ560、ZZ500、ZZ450/D32B 和HL240/123、HL260/A244、HL260/D74、HL240/D41、HL220/A153、HL180/A194、HL180/D06A、HL160/D46、HL110/129、HL120/A41、HL90/D54产品外，还能提供近年来国内外大公司、科研院所研制并已经在电站实际运行的一批优秀转轮产品。
这些转轮的特点是：适用水头范围宽、效率高（较传统转轮效率提高2-5%）、过流量大、抗汽蚀性能好、运行稳定、使用寿命长。
公司在材料选用、加工工艺上做了进一步改善，采取了许多强化措施，并购置了一批精度高的大型机械加工设备，为用户提供性能先进、质量可靠的新型产品，现汇总如下：新型转轮基本情况：水轮发电机组及辅助设备说明一、中小型水轮机水轮机是一种将水能转换为旋转机械能的机器。
按其水流作用原理和结构特征可以分为为两类：一类为仅利用水流动能的，称为冲击式水轮机；另一类为同时利用水流动能和势能的，称为反击式水轮机。
属于这两大类的各种型式水轮机有：混流式轴流定桨式轴流式反击式轴流转桨式斜流式全贯流式水轮机贯流式灯泡式半贯流式轴伸式水斗式竖井式冲击式斜击式双击式除了上述各种机型外，随着蓄能、潮汐电站的开发，出现了可逆式水轮机。
常见的可逆式水轮机有混流式、斜流式、轴流式等。
水轮机的型号由三部分代号组成，各部分之间用短横线分开。
第一部分代表水轮机的型式及转轮型号。
水轮机型式用汉语拼音字母表示，转轮型号用阿拉伯数字表示，采用统一按比转速规定的代号。
第二部分表示水轮机主轴的布置形式及引水室特征。
第三部分表示转轮的标称直径（以cm计）。
可逆式水轮机在代号后加“N”表示。
1)型号的第一部分，由水轮机型式及转轮代号组成。
水轮机型号用两个汉语拼音字母表示，其型号及代号规定办法如下：2)型号的第二部分由水轮机主轴的布置形式和结构特征的代号组成。
小型混流式水轮机转轮优化设计及数值模拟
小型混流式水轮机转轮优化设计及数值模拟张洪渠，余波，陈柱(西华大学能源与环境学院，四川I成都610039)摘要：针对某小型混流式水轮发机电组长期受到转轮流道堵塞、出力受阻闻题，提出在基本不改变水轮机原性能参数的条件下．以加大叶片开121为优化目标的转轮流道优化方案，并对优化后的水轮机转轮流道进行数值模拟。
数值模拟及现场运行表明了该转轮优化设计方案的正确性。
关键词：水轮机；转轮；优化设计；数值模拟；水电站O pt i m i z at i on D瞄i和and N um eri cal Si m ul a t i on of Sm a l l Fra nci s T ur bi ne R unn erZ hang H on gqu，Y u B o，C he n Z h u(School of E n er g y a nd E nvi ronm e nt，X i hua U ni ve r s i t y，Che ngdu Si chuan610039)A bs t r a ct：The r u nne r of Fr an ci s t ur bi ne i n a sm al l hydropew er s t at i on i s of t e n bl oc ke d by debr i s．For sol vi ng t he pr obl em，t he r u nne r i s r e des i gne d t o i ncr ease bl a de op e ni ng under t he con di t i on of n o c h a ng e t he basi c per f or m ance and pa r am et er s of t u r bi ne．T h e r u nne r opt i m i zat i on i s als o nu m er i ca l l ysi m ul at ed．T he si m ul at i on a nd f ield oper at i on s ho w s t hat t he r u nne r r e desi g n i sr eas onable．K e y W ords：t ur bi ne；runne r,opt i m a l des i gn；num er i c al si m ul at i on；hydr opow e r s t at i on中图分类号：TK730．2文献标识码：A文章编号：0559-9342(2010)08-0065-03四川I某水电站安装有3台单机容量为1600kW 的卧式混流式水轮发电机组，电站额定水头91．4m，水轮机型号为H L l60娟U--60，单机额定流量2．3m3／s。
水轮机型谱
C.0.1 附 录C收集了四 张新模型转 轮参数表： 表C.0.1-1— —轴流转桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-2— —轴流定桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-3— —混流式水 轮机新模型 转轮主要参 数表； 表C.0.1-4— —水斗式水 轮机新模型 转轮主要参 数表。 C.0.2 附录C 各表中转轮 型号及参数 的符号表 示： A——哈尔滨 大电机研究 所研制的转 轮； D——东方电 机厂研究所 研制的转 轮； F——富春江 水电设备总 厂研制的转 轮； JK——中国 水利水电科 学研究院水 力机电研究 所研制的轴 流转桨式转 轮；
~140
35
0.25
14
1.18
24
49
JF2508
~140
35
0.25
14
1.18
24
50
TF13-43.4 ~145
43.4
0.261
13
1.145
24
51
A398-35
~150
35
0.225
17
1.18
24
52
A353-35
~150
35
0.225
14
1.18
24
63
A356-35
~150
35
0.225
14
1.18
24
54
A497-35
~150
35
0.225
15
1.2
20
55
A553-35
~150
35
0.225
16
1.25
20
56
A606-35
混流式水轮机
/trade/pay_success.htm?biz_order_id=213979720000462&out_trade_no=T200P213979720000462&dealing=T第一节混流式水轮机结构一、概述混流式水轮机是反击式水轮机的一种，其应用水头范围很广，从20~700m水头均可使用。
它结构简单，制造安装方便，运行可靠，且有较高的效率和较低的空蚀系数。
现以图2-1所示的混流式水轮机为例来介绍这种水轮机结构。
水轮机的进水部件是具有钢板里衬的蜗壳，座环支柱也称固定导叶1，在转轮四周布置着导水机构导叶2。
座环支柱具有坚固的上环a和下环b，蜗壳和上下环焊接在一起。
导叶轴颈用衬套（钢或尼龙材料）支承在底环3和固定于顶盖4的套筒5上。
底环固定于座环的下环上面。
顶盖用螺钉6与座环的上环连接。
导水的传动机构是由安置在导水叶上轴颈的转臂12，连杆13和控制环14组成。
导叶的开度0a（从导叶出口边端到相邻导叶背部的最短距离）的改变是通过导水机构的两个接力器16和控制环连接的推拉杆15传动控制环来实现的。
图2-1 HL200-LJ-550水轮机剖面图（高度单位：m，尺寸单位：mm）1—固定导叶；2—导叶；3—底环；4—顶盖；5—套筒；6—螺钉；7—主轴法兰；8—主轴；9—上冠；10—下环；11—叶片；12—转臂；13—连杆；14—控制环；15—推拉杆；16—接力器；17—导轴承；18—泄水锥；a19,b19—上，下迷宫环；a—坐环上环；b—坐环下环；20—连接螺栓由于混流式水轮机应用水头较高，导叶承受的弯曲载荷大，因此导叶的相对高度0b与轴流式水轮机比较起来做得短一些，以减小跨度。
此外，随着水头增高，相同功率下水轮机的过流量减小，这样有可能减小流道的过流载面。
0b一般随水头增加而减小。
导叶和水轮机顶盖4及底环3之间的间隙及相邻导叶在关机时的接合面都会有漏水现象。
一般采用橡胶的或金属制成的密封件，可使导水机构关闭时的漏水量最小。
(精品)水轮机特性及选型
三峡(9.8m,700MW)、水布垭、小湾、龙滩、向家坝、溪洛渡、锦屏二级
2 、机组台数与机电设备制造的关系 台数多→N单↓→尺寸（D1）小→制造运输容易 （相反，大机组制造困难）
3、机组台数与运行效率的关系 单台机组：？ 整个电站：台数多↑→负荷分配灵活→平均效率↑ 担任基荷：可用较少的台数，在较长时间内以最优
1)
n1 n10 n10M n10M (
max M max
1)
❖其他工况时：
Q1 Q1M Q1 n1 n1M n1
在工程实践中，当 n1 0.03n10M 时，单位转速不必修正 单位流量修正值与单位流量的比值较小，一般可不修正
第四节 水轮机的主要综合特性曲线
综合反映参数n、H、 N之间的关系，代表
了水轮机的轮系特征。
❖ns随工况变化，用最优比转速，限制工况下 的比转速比较不同轮系水轮机性能，
❖比转速用来表示水轮机的型号，还用来划分 水轮机的类型。
❖各种类型的水轮机比转速大致范围：
➢贯流式：ns=600-1000 高 高水头小流量
➢轴流式：ns=200-850 高
几何相似的水轮机——轮系，系列，型号。
2、运动相似：
(1) 对应点的速度方向相同。 (2) 对应点的速度大小对成比例， 即速度三角形相似。
同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似。 几何相似就运动相似吗？ 同一轮系水轮机，保持运动相似——相似工况
3、动力相似
对应点所受的同名作用力方向相同、大小成比例。
D21M
hH hM H
M
2
P
或
NM
混流式水轮机蜗壳型线尺寸
水轮机型号 阀门直径DN 进口管径 1号断面直径D 1号断面半径R 1号断面中心距a 2号断面半径R 2号断面中心距a 3号断面半径R 3号断面中心距a 4号断面半径R 4号断面中心距a 5号断面半径R 5号断面中心距a 6号断面半径R 6号断面中心距a 7号断面半径R 7号断面中心距a 8号断面半径R 8号断面中心距a 9号断面半径R 9号断面中心距a 10号断面半径R 10号断面中心距a 11号断面半径R 11号断面中心距a 12号断面半径R 12号断面中心距a 13号断面半径R1 13号断面半径R2 13号断面中心距a 14号断面半径R1 14号断面半径R2 14号断面中心距a 15号断面半径R1 15号断面半径R2 15号断面中心距a 16号断面半径R1 16号断面半径R2 16号断面中心距a 17号断面半径R1 17号断面半径R2 17号断面中心距a 18号断面半径R1 18号断面半径R2 18号断面中心距a 19号断面半径R1 19号断面半径R2 19号断面中心距a 20号断面半径R1 20号断面半径R2 20号断面中心距a 21号断面半径R1 21号断面半径R2 21号断面中心距a 22号断面半径R1 22号断面半径R2 22号断面中心距a 23号断面半径R1 23号断面半径R2 23号断面中心距a D54-42 336.0 294.0 147.0 143.3 139.5 135.7 131.8 127.8 123.8 119.6 116.1 110.9 106.4 101.7 96.9 110-42 378.0 319.2 159.6 155.6 151.5 147.3 143.1 138.7 134.2 129.7 125.0 120.2 115.3 110.2 105.0 A550-42 A575c-42 220-42 420.0 369
水轮机选型手册说明
4. 电力系统资料：系统负荷构成，水电站的作用及运行 方式等。
四、机组台数及单机容量的选择
已知总装机容量(=Z0×N单)，N单不同，D1、n 、Hs、η
均不同。 1、机组台数与机电设备制造的关系
N总一定，Z0多→N单↓→尺寸（D1）小→制造运输容 易→造价高(单位千瓦耗材多、制造量大)。 所以一般选用较大的N单。 2、机组台数与电站投资的关系 Z0多→单位千瓦投资↑→阀门、调速、管道、辐设、 电气等增加→厂房尺寸增加。 N单↓→D1↓→尾水管高度低→开挖少→投资少
2、专题研究法 对特别重要的工程或特别大型的水电站，为
了获得最优设计效果，根据水电站的具体参数， 进行专门设计，但所需时间和费用高。
3、查系列范围图法 根据水电站的水头范围和单机出力，在系列
应用范围图中查出适应的型号，以及对应的转轮 直径、转速及吸出高度。当有两种机型可供选择 时，一般选用较大的直径。
1. 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。
2. 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。
3. 结构设计合理，便于安装与操作、检修与维护。 4. 选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好
各参数之间的统计关系，再根据本电站的参数选择。
六、反击式水轮机主要参数的确定
确定了水轮机的型号后，再计算水轮机的主 要参数： 转轮直径D1，转速n、吸出高Hs。
D1、n应该满足：在Hr下，发出Nr；在Hav时， η最高。
ZZ440系列水轮机应用范围
4、采用套用机组 根据目前国内设计、施工和运行的电站资料，在
水轮机选型计算..
④优先考虑套用已有型号转轮直径接近的机组。
内容
(1)、确定机组台数及单机容量
(2)、选择水轮机型式（型号）
(3)、确定水轮机参数D1、Q、n、Hs、ns、F、Z0、do。
(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
④转轮裂纹保证
供货方应在设计制造过程中采用措施，保证产品质量，在合同规定的保证期和稳定运行范围内保证转轮不产生裂纹。
⑤噪声要求
水轮机正常运行时，在水轮机机坑地板上方1m处所测得的噪声不应大于90dB(A),在距尾水管进入门1m处所测得的噪声不应大于95dB(A),冲击式水轮机壳上方1m处所测得的噪声不应大于85dB(A),贯流式水轮机转轮室周围1m内所测得的噪声不应大于90dB(A)
单位流量Q11m3/s
汽蚀系数
σm
3~8
0.45
0.34/0.38
3,4
155~170
1.1~1.3
660~760
2.1~2.3
1.2~1.4
6~15
0.45
0.34/0.38
4
142~154
1.0~1.2
580~670
1.9~2.15
0.8~0.95
12~22
0.40
0.35/0.40
4
130~140
中小型混流式转轮型谱参数范围
适用水头范围m
导叶相对高度bo
最优工况
限制工况
单位转速n11
r/min
单位流量Q11
m3/s
比转速ns
m·kw
高清图文+水轮机的工作参数及主要类型
二、冲击式水轮机(Inpulse water tubine)
定义：利用水流的动能来做功的水轮机为冲 击式水轮机。
特征： 由喷管和转轮组成。水流以自由水流 的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能(V方 向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。在 同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分， 而不是全部
1.出力(水轮机的输出功率)N： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：
Nw QH 9.81QH
水轮机的输出功率： N Nw 9.81QH
2. 效率： η=N/Nw 一般η=80%~95%
四、工作力矩和转速
水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达
定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机称为反击 式水轮机。
特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流式 连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流 道都由水流通过，积水流充满转轮室。
原理：水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向 均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产生反作 用力，作用与每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩， 从而做功。
类型
1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
适用范围：H=30-700 m , 单机容量：几万kW-几 十万kW
适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用 高水头小流量电站。
2. 轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流
方向始终平行于主轴。
轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。
H M=EU-ED=Z U-Z D
2.水轮机的工作水头 毛水头 - 水头损失=净水头
HG=EA- EB=H M - hI-A
3.特征水头(characteristic head)
各类型水轮机的型式和适用情况表
各类型水轮机的型式和适用情况表类型名称适用情况
反击式水轮机混流式应用普遍，性能稳定，效率较高（最高达94%），适用水头范围从十几米到六、七百米，单机容量从几个千瓦到几十个
千瓦，可适用于大、中、小型水电站
轴流式
轴流转浆式：适用于低水头（几米到几十米）、大流量，大、
中型水电站，单机容量最大可达二十多万千瓦，性能稳定，
高效率区宽广。
轴流定浆式：适用于低水头、大流量、中小型水电站，单机
容量从几个千瓦到数百千瓦，运行稳定性较差，低负荷运行
时效率低。
斜流式斜流式水轮机是一种新型机型，适用水头较广，最高达二百米，性能稳定，高效率区宽广，亦可适用于抽水蓄能电站。
贯流式过水能力大，水力损失较小，效率较高，结构紧凑，适用水头可达二十多米，单机容量从几个千瓦到几万千瓦，适用于
低水头电站和潮汐电站。
冲击
式水轮机水斗式
适用于高水头（最高达1760米）电站，单机容量从十多千
瓦到二十多万千瓦，性能稳定，效率较反击式水轮机低些，
但结构简单。
斜击式水头适用范围从二十多米到三百米，转轮结构较水斗式简单，制造容易，过水能力较水斗式大些。
2014水轮机结构设计 (毕业设计指导书)
毕业设计（论文）指导书题目专业班级学生指导教师年年热能与动力工程专业水轮机结构设计指导书一、水轮机型号及参数水轮机型号及参数详见任务书二、水轮机总体结构设计根据给定的水轮机型号、机组布置型式和转轮直径等参数，确定水轮机的主要特征尺寸。
1.确定转轮的流道尺寸；2.确定导叶高度及分布圆直径；3.确定座环高度；4.根据水轮机的出力、转速，估算主轴直径；5.参照现有资料，分别设计转轮、导叶、座环、顶盖、底环、基础环、主轴等部件的结构；6.参照现有资料，分析各种主轴密封的结构特点，选择合适的主轴密封；7.参照现有资料，分析各种水导轴承的结构特点，选择合适的水导轴承；8.参照现有资料，根据顶盖、主轴密封、水导轴承的结构，合理布置控制环的结构；9.参照现有资料，选择合适的补气装置。
二、导水机构传动系统设计（导叶布置图绘制）1.根据水轮机的型号、转轮直径，确定最大可能开度所要求的最大接力器行程S max，从而最后确定传动系统的参数；2.绘制导叶开度a0和接力器行程S的关系曲线S=f（a0）），检查导叶传动与接力器移动的均衡性；3.绘制角度λ、β与a0的关系λ=f（a0）、β=f（a0）；4.确定推拉杆销孔与连杆销孔在控制环上的相对位置，以使在运动中接力器活塞杆的偏斜角度最小；5.确定限位块的位置；6.检查传动件在不同位置是否相碰，尤其是易坏连接件破断后，连杆或转臂是否相碰；7.确定导叶关闭时，相邻导叶的密封位置及端面密封分布圆直径；三、导水机构结构设计根据导水机构运动图设计所确定的尺寸，参考现有的设计资料，确定导叶、套筒、连杆、转臂、剪断销、控制环等结构尺寸。
四、水导轴承设计根据所确定的水导轴承结构，参考资料（1）、（2）、（3）、（4）分别进行润滑及冷却系统设计。
五、强度校核与编程实现1.主轴强度校核根据所确定的主轴结构及尺寸，参考资料（1）、（2）进行强度校核。
2.导叶强度校核根据所确定的导叶结构及尺寸，参考资料（1）、（2）进行强度校核。
hl5510混流式水轮机参数
hl5510混流式水轮机参数hl5510混流式水轮机是一种常见的水力发电设备，具有以下参数：1. 额定水头：hl5510混流式水轮机适用于水头范围在15-200米之间，可根据具体水利工程的需要进行调整。
水头是指水流从水位高处落差到水轮机转轮中心的垂直距离，也是水轮机发电效率的重要指标之一。
2. 额定功率：hl5510混流式水轮机的额定功率范围广泛，一般在500千瓦至20000千瓦之间。
额定功率是指水轮机在额定水头和额定流量下所能输出的电功率，是衡量水轮机发电能力的关键指标。
3. 额定流量：hl5510混流式水轮机的额定流量一般在0.5立方米每秒至30立方米每秒之间。
额定流量是指水轮机在额定水头下所能通过的水流量，也是水轮机设计和运行的重要参数。
4. 效率：hl5510混流式水轮机的效率一般在85%-92%之间。
效率是指水轮机将水能转化为电能的比例，高效率能够提高水轮机的发电效益。
5. 叶轮直径：hl5510混流式水轮机的叶轮直径一般在0.5米至5米之间。
叶轮直径是指水轮机转轮上叶片的最大直径，它直接影响着水轮机的转速和功率输出。
6. 转速：hl5510混流式水轮机的转速一般在30转每分钟至1000转每分钟之间。
转速是指水轮机转轮的旋转速度，它与叶轮直径和水轮机的发电功率有直接关系。
7. 机组重量：hl5510混流式水轮机的机组重量一般在10吨至100吨之间。
机组重量是指水轮机整个装置的重量，包括转轮、轴承、油封、发电机等部分。
8. 机组尺寸：hl5510混流式水轮机的机组尺寸一般为几米至十几米之间。
机组尺寸是指水轮机整个装置的长度、宽度和高度，它与水利工程的场地选择和布置有关。
9. 适用水质：hl5510混流式水轮机适用于清洁的河流、湖泊和水库水质。
水质是指水流中含有的悬浮物、溶解物和有机物的种类和浓度，对水轮机的使用寿命和效率有影响。
10. 适用环境温度：hl5510混流式水轮机适用于-20℃至50℃的环境温度范围。
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中小型水轮机模型转轮参数表
收集了四张新模型转轮参数表：
表C.0.1-1——轴流转桨式水轮机新模型转轮主要参数表；表C.0.1-2——轴流定桨式水轮机新模型转轮主要参数表；表C.0.1-3——混流式水轮机新模型转轮主要参数表；表C.0.1-4——水斗式水轮机新模型转轮主要参数表。
C.0.2 附录C各表中转轮型号及参数的符号表示：A——哈尔滨大电机研究所研制的转轮；D——东方电机厂研究所研制的转轮；F——富春江水电设备总厂研制的转轮；
JK——中国水利水电科学研究院水力机电研究所研制的轴流转桨式转轮；JP——中国水利水电科学研究院水力机电研究所研制的轴流定桨式转轮；JF——中国水利水电科学研究院水力机电研究所研制的混流式转轮；TF——天津发电设备总厂独有的水轮机转轮；CJ01——天津电气传动设计研究所研制的水斗式转轮；
0——水轮机活动导叶相对高度，即0=B 0/D 1；
Z 1——转轮叶片数；
B ——轴流式转轮轮毂比，即B =d
B /D 1；
0——水轮机活动导叶分布圆相对直径，即0=D 0/D 1；
Z 0——水轮机活动导叶数；
n 110——最优单位转速，r/min；Q 110——最优单位流量，m 3/s或L/s；
η0——最优模型效率，%；
n s0——最优工况比转速，即n s0=3.13 n 110
，m·Kw；
σ0——最优工况模型空化系数；
Q 11——限制工况单位流量，m 3/s或L/s；
η——限制工况模型效率，％；
n s ——限制工况比转速，即n s =3.13 n 110
，m·Kw；
σ——限制工况模型空化系数；φ——轴流式转轮叶片转角，（°）；
d 0——水斗式转轮射流直径，mm
Z 1
B 0
Z 01 A324-43~15430.42840.36 1.24242D179A-35~22350.440.34/0.39 1.173243JK4036~22350.440.4 1.167244JK412~23350.440.38 1.1625325
F01-35
~25
35
0.4
5
0.456
1.16
32
流道尺寸
序号转轮型号推荐使用水头H (m)
模型转轮直
径D 1(cm)
6JK50916~28350.450.45 1.178247A146-46~30460.450.40/0.44 1.16328A190-46~30460.450.35/ 1.16329F23-35~30350.450.42 1.163210JK50418~30350.450.45 1.1672411JK50818~30350.450.45 1.1782412F24-35~32350.450.43 1.23213ZZ587-46~36460.37560.45/0.50 1.163214D51-35~40350.37560.45/0.50 1.162415D231-35~40350.450.40/0.49 1.2342416JK601~40350.3560.5 1.192017JK609~40350.3560.5 1.1662418JK801~40350.3580.55 1.1662419JK610~50350.3560.5 1.1662420
A213-46
~60
46
0.35
8
0.50/0.55
1.2
24
Z 1
B 0
φ=5°
0.4
1.178
φ=10°0.4 1.178φ=15°0.4
1.178φ=0°
0.4
1.178
φ=5°0.4 1.178φ=10°0.4
1.178φ=0°
0.4
1.178
φ=5°0.4 1.178φ=10°0.4
1.178φ=0°
0.4
1.178
φ=5°0.4 1.178φ=10°0.4
1.178φ=5°
0.35
1.178
φ=10°0.35 1.178φ=15°
0.35
1.178
推荐使用
模型转轮水头H(m)直径D 1(cm)0
Z 10
Z 0n 110 (r/min)
1A501-33.6~4533.60.36513 1.23824812F12-35~50350.3514 1.2062483.53F13-35~50350.3514 1.2062482.24A208-35~75350.31513 1.1624795A209-35~75350.31513 1.162481.56A286-35~75350.31513 1.162477.57A296-35~75350.31513 1.18824788
A110-46
~80
46
0.25
14
1.16
24
68
序号转轮型号流道尺寸4
JP503
5
JP605
~40
35
18~30
35
5
0.358
5
0.358
6
0.38
2
JP501
18~30
35
5
0.355
3
JP502
18~30
35
序号
转轮型号
推荐使用水头 H(m)
1
JP401
6~22
4
0.375
35
模型转轮直
径D 1(cm)流道尺寸
表C.0.14 水斗式水轮机新模型转轮主要参数表
C.0.3 附录C推荐的模型转轮可供小型水电站技术改造工程中水轮机选型设计选用。
但务请注意所选用的模型转轮，除能量指
143.8 1.13891.14580.35 1.889.55711280.9889.53750.295-1.885.6-497130 1.38894510.43 1.4587457136 1.13590.3431 1.888.4537130.30.99790.743880.28 1.886.5509132.8 1.20391.64360.35 1.889526134 1.1190.5420 1.888.55291160.8893060.29-1.6582.3-423124 1.04903750.31 1.6584.1457125 1.0591.8384 1.53489.84591270.91190.7361<0.30 1.588.14571120.794490.88298<0.30 1.488.5390110.10.875489.87306<0.30 1.3873661100.93390.97317<0.30 1.588.3396107
0.78
89.3
280
0.225
-1.25
86.8
-349
Z 0n 110 (r/min)Q 110 (m 3/s)η0 (%)n s0 (m·kW)
σQ 11 (m 3/S)
η (%)
24
128.8
1.466
90.5
464
0.35
24129.4 1.70588.44970.4524121.5 1.86583.7475
0.5424
126.9
133492.5
441
0.38
24120.6 1.50491.54430.4524120
1.68390.6464
0.5224
127.8
1.344
92.5
446
0.38
24123.6 1.51592.14570.4824120.2 1.67990.84650.5624
122.4
1.338
91.6
424
0.38
24122.8 1.59890.14610.5224118.5 1.71189
4580.57
20
114.1
1.019
91.4
345
20116.6 1.16491.537720
116.9
1.378
91.1410Q 110 (m 3/s)η0 (%)n s0 (m·kW)
σ
Q 11 (m 3/S)
η (%)n S (m·Kw)
σ
1.2990.8274 1.586.72891.2759
2.3284 1.588.53010.181.25592.4277 1.4889.52960.191.0692244 1.2288.32570.1441.22591.5270 1.3888.12810.1811.00592.7234 1.18588.62490.1131.0592.04240345° 1.26787.6257-0.130.93
91.3
196
1.07
88.5
207
-0.104限制工况
最优工况
限制工
最优工况
D1
能量指标和空化特性满足电站要求外，还应使真机转轮在水电站水头范围内处于较高效率区运行，以获得较多的年发
的年发电量，这才是经济合理的。
否则，不宜套用附录C的模型转轮，而需根据水电站的具体条件另行设计新转轮。
轮。