水轮机课程设计报告
水轮机课程设计
水轮机课程设计(总20页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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！。
水轮机课程设计报告
水轮机课程设计报告
本课程设计以水轮机为基础，根据本学期所学的知识和理论，综合运用MATLAB进行
程序分析和仿真计算，考虑水轮机的不同工况，对其功率特性及所耗电功率进行实际模拟，掌握水轮机的工作原理及参数选择，为水轮机的设计和选择提供依据。
水轮机是一种利用水力推动涡轮机而发生动力的设备。
它主要由水力装置、调节机构、涡轮机三大部分组成，并且他们之间关系紧密。
模拟仿真是指利用一定的软件软件工具
根据某一系统的实际工作情况，对其状态和行为进行模拟，亦称形象模拟。
主要用于理
论分析实验以及新的工艺的检测，在水轮机的设计分析说明、参数选择以及工况分析方面
特别重要。
本课程设计的目的在于通过MATLAB某一种水轮机的模拟，计算水轮机的工作原理及
参数，对其功率特性及所耗电功率进行模拟。
首先，使用水轮机系统参数，制订水轮机
的模拟方案，并设置合理的参数值，编写程序，实现系统仿真；然后，利用MATLAB绘制
仿真结果曲线，了解水轮机系统的功率特性，分析系统耗电功率；最后，根据仿真结果对
水轮机的参数进行调整，实现系统最优化。
实验结果表明，通过MATLAB仿真分析和计算，本课程设计能够很好地表达水轮机的
运行特性，研究者可以得出满足要求的水轮机系统参数，从而改善系统性能，为实验教学
研究以及水轮机的设计、选择提供参考依据。
水轮机课程设计
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，该水电站的水头范围为59.07-82.9m ，电站总装机容量56万千瓦，拟选2、3、4、5台机组，平均水头为75.43m ，最大水头为82.9m ，最小水头为59.07m 。
水轮机的设计水头估算为m H r 72=按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，水轮机的比转速s n :21620722000202000=-=-=H n s m.KW 根据原始资料，适合此水头范围的水轮机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。
因此，选择s n 在216m.kw 左右的混流式水轮机为宜。
根据表本电站水头变化范围(H=59.07-82.9m)查《水电站机电设计手册—水力机械》1-4] 适合此水头范围的有HL220-46。
二、拟订机组台数并确定单机容量表1-1 机组台数比较表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,初步拟定为2台,3台,4台,5台四种方案进行比较。
基本参数， 模型效率：89.0=M η，推荐使用最优单位流量：h m315.1，最优单位转速：m in 7011r n r =，最优单位流量：s l Q r 115011=。
一、2台机组（方案一）1、计算转轮直径装机容量22万千瓦，由《水轮机》325页可知：水轮机额定出力：kw N P G Gr 3.28571498.0280000===η 上式中： G η-----发电机效率,取0.98G N -----机组的单机容量（KW ）由型谱可知，与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q 11r =1.15m3/s,对应的模型效率ηm =89%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η=0.89+0.03=0.92。
水轮机课程设计实训报告
一、引言水轮机作为水电站的核心设备，其性能直接关系到电站的发电效率和经济效益。
为了提高学生对水轮机理论知识的掌握程度，培养实际操作能力，我们开展了水轮机课程设计实训。
本次实训以某水电站为背景，通过选型设计、参数计算、结构分析等环节，使学生深入了解水轮机的设计原理和工程应用。
二、实训目的1. 使学生掌握水轮机选型设计的基本方法。
2. 提高学生对水轮机结构、性能和运行原理的认识。
3. 培养学生解决实际问题的能力。
4. 增强学生的团队合作意识和沟通能力。
三、实训内容1. 水电站基本资料分析根据题目要求，我们选取某梯级开发电站作为实训背景。
该电站主要任务是发电，同时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，并兼向周边地区供电。
电站水库库容较小，不担任下游防洪任务。
2. 水轮机选型设计（1）确定水轮机类型：根据电站的运行特点，选择混流式水轮机。
（2）确定水轮机主要参数：根据电站的水能指标，确定水轮机的设计水头、最大工作水头、加权平均水头等参数。
（3）水轮机选型：根据水轮机类型和主要参数，从市场上已有的水轮机产品中选择合适的水轮机型号。
3. 水轮机参数计算（1）水轮机效率计算：根据选定的水轮机型号和电站的水能指标，计算水轮机的效率。
（2）水轮机出力计算：根据水轮机效率和水能指标，计算水轮机的出力。
（3）水轮机转速计算：根据水轮机出力和电站的运行要求，计算水轮机的转速。
4. 水轮机结构分析（1）水轮机主要部件：分析水轮机的主要部件，如转轮、主轴、导水机构等。
（2）水轮机结构设计：根据水轮机主要部件和电站的运行特点，设计水轮机的结构。
（3）水轮机强度校核：对水轮机的主要部件进行强度校核，确保其在运行过程中安全可靠。
四、实训成果1. 完成了水轮机选型设计，确定了合适的水轮机型号。
2. 计算了水轮机的效率、出力和转速，为电站的运行提供了理论依据。
3. 设计了水轮机的结构，并对主要部件进行了强度校核。
水轮机课程设计纸
水轮机课程设计纸一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握水轮机的基本原理、结构和应用，提高学生对水利工程的认知水平。
具体来说，知识目标包括：1.了解水轮机的历史发展及其在水利工程中的应用。
2.掌握水轮机的工作原理、主要结构和部件功能。
3.理解水轮机的工作特性及其影响因素。
技能目标则要求学生能够：1.分析水轮机的工作过程，判断水轮机的工作状态。
2.学会使用相关工具和仪器，对水轮机进行简单的维护和检修。
情感态度价值观目标则主要包括：1.培养学生对水利工程的兴趣，提高学生对水轮机的认识。
2.培养学生珍惜水资源，关注环境保护的意识。
3.培养学生团结协作、勇于探索的精神风貌。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括水轮机的基本原理、结构和应用。
具体安排如下：1.导言：介绍水轮机的历史发展及其在水利工程中的应用，激发学生的学习兴趣。
2.水轮机的工作原理：讲解水轮机的工作原理，让学生了解水轮机是如何将水能转化为机械能的。
3.水轮机的结构：介绍水轮机的主要结构和部件功能，如转轮、导叶、主轴等。
4.水轮机的工作特性：分析水轮机的工作特性及其影响因素，如水流速度、水头等。
5.水轮机的应用：讲解水轮机在水利工程中的应用，如水电站、灌溉等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法等。
具体安排如下：1.讲授法：讲解水轮机的基本原理、结构和应用，使学生掌握基础知识。
2.讨论法：学生分组讨论水轮机的工作过程和应用场景，提高学生的思考能力。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解水轮机在水利工程中的重要作用。
4.实验法：安排课后实验，让学生亲自动手操作，加深对水轮机结构和工作原理的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将选用以下教学资源：1.教材：《水利工程导论》等有关水轮机的章节。
2.参考书：提供有关水轮机的历史发展、结构原理等方面的资料。
3.多媒体资料：制作课件、视频等，形象生动地展示水轮机的工作原理和应用场景。
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。
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。
水轮机课程设计报告书
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: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.等吸岀髙度线绘制 (4)3.岀力限制线绘制 (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•尾水管髙度的确定 (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; 〃逐=84. 5m； ^Iin=68. 00m；〃广73. 00m； ^a=71.2m 水轮机安装高程▽580. 00m2.水轮机型号选择可以选择HL220型水轮机3•水轮机基本参数计算（1）计算转轮直径〃-水轮机额定出力:卩入=送型=M7959KW% 0. 98取最优单位转速nig =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0山=1.14 （m3 /s）,对应的模型效率=89%暂取效率修正值△ z; = 3% , 则设计工况原型水轮机效率“二取+ △〃二0. 89 + 0. 03二0. 92,水轮机转轮直径久为! 147959\9.81 x 1. 14 x 7315 x 0. 92 取标准值〃 1 =5m该方案水头髙于40m,故应使用金属蜗壳，则使用水轮机型号为HL220-LJ-500（2）效率“的计算△〃 = 0. 944 - 0. 92 = 0. 024“ =0. 89 + 0. 024 = 0. 914(3)转速n的计算4. 80m2000 200020=214. 08 (m ・ kw)n 一 ==,1 x <71. 2 — ng. 82(r/min)D 、5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）水轮机设计流量幺的计算 Q= = Q 』賦=1. 14 x 52 x V73 = 243. 5m 3/s（5）几何吸岀髙度心的计算。
水轮机课程设计报告
课程设计任务书1. 课程设计的目的和要求课程设计是水轮机课程教学计划中的一个重要环节,是培养学生综合运用所学理论知识解决工程实际问题的一次系统的基本训练。
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,使学生学会查阅、收集、整理和分析相关文献资料；熟悉水轮机选型设计阶段的内容,针对给定任务能提出合理的设计方案并得出正确的计算结果。
2. 基本参数电站总装机容量：900 MW电站装机台数：5 台水轮机安装高程：580 mH：320 m最大工作水头maxH：250 m最小工作水头minH：290 m设计工作水头rH：301 m加权平均工作水头a目录第一章水轮机的选型设计21已知参数22 水轮机型号选择2第三章蜗壳设计51蜗壳形式,断面形状和包角的确定52座环尺寸的确定53蜗壳参数计算54进口断面量6第四章尾水管设计61尾水管高度62进口直锥段63肘管型式64水平长度6第一章 水轮机的选型设计1已知参数电站总装机容量：900 MW电站装机台数：5台水轮机安装高程：580 m最大工作水头max H ：320 m s n最小工作水头min H ：250 m设计工作水头r H ：290 m加权平均工作水头a H ：301 m2 水轮机型号选择水轮机的比转速为：查表满足4.97=s n 且满足m H m 320250≤≤的水轮机型号为HL903水轮机基本参数的计算(1)计算转轮直径1D水轮机的额定出力 取最优单位转速()m Q r 311270.0=,对应模型效率0.878M η=,取效率修正系数3%η∆=,则设计工况原型效率0.908m ηηη=+∆=故水轮机转轮直径为:取标准值1 4.5D m =（2)效率η的计算效率修正值max 00.950.9170.023r m ηηη∆=-=-=限制工况原型水轮机的效率为：（3）1D 的校核计算用0.911η=对原先计算的1D 进行校核故转轮直径以1D =3.5m 为宜（4）转速n 的计算介于n=214.3r/min 与n=250r/min 之间取水轮机的转速n=250r/min4水轮机设计流量r Q 的计算5几何吸出高度s H 的计算为使水轮机尽量不发生空化,取min H ,r H ,max H 三个水头分别计算水轮机允许的吸出高度,以其中最小值作为允许最大吸出高度。
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。
水轮机课程设计
贯流式水轮机的导叶和转轮间的水流基本上无变向流动，加上采用直锥形尾水管，排流不必在尾水管中转弯，所以效率高，过流能力大，比转数高，特别适用于水头为3～20米的低水头电站。这种水轮机装在潮汐电站内还可以实现双向发电。这种水轮机有多种结构，使用最多的是灯泡式水轮机。
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HS、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
三、水轮机的原始材资料
四、水轮机简介
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。主要包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型水轮机。
轴流式水轮机适用于较低水头的电站。在相同水头下，其比转数较混流式水轮机为高。轴流定桨式水轮机的叶片固定在转轮体上，叶片安放角不能在运行中改变，效率曲线较陡，适用于负荷变化小或可以用调整机组运行台数来适应负荷变化的电站。
轴流转桨式水轮机是奥地利工程师卡普兰在1920年发明的，故又称卡普兰水轮机。其转轮叶片一般由装在转轮体内的油压接力器操作，可按水头和负荷变化作相应转动，以保持活动导叶转角和叶片转角间的最优配合，从而提高平均效率，这类水轮机的最高效率有的已超过94％。
水轮机课程设计
第一章原始资料与设计任务1.1毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)1.1.1工程基本概况HTS电站位于云南德宏傣族景颇族自治州盈江县境内的大盈江干流下游河段。
电站厂房距盈江县城42km，距昆明786km。
本电站为引水式电站。
主体建筑物由首部枢纽、有压引水隧洞、钢管道和厂区枢纽组成。
电站引水道系统布置在大盈江左岸，引水道总长约280m，采用一管三机引水方式，由电站进水口、压力引水隧洞、洞内压力管道组成，为有压引水系统。
其中压力引水隧洞长202m，直径为8.8m；压力引水总钢管长42m，直径为8.8m；支管42米（至蝶阀止），直径按进水蝶阀直径定。
本电站装机有如下方案：1.1.2 电站基本参数1、水位（1）上游水位,正常蓄水位788m死水位781m（2）厂房尾水位-流量关系表1-1 厂房尾水位-流量关系2、流量电站多年平均流量213 m3/s 3、水头最大静水头54m额定水头46.5m最小水头40m4、泥沙0.47kg／m35、气象年平均气温19.4℃最高温度36.8℃最低气温－8℃年平均相对湿度80％6、电站特性装机容量3×33MW保证出力22.609MW多年平均发电量53198万kW.h 年利用小时数5374 h第二章 水力发电机组的选型及相关设计2.1水轮机的方案选择2.1.1水轮机类型的选择表2-1 水轮机类型及适用范围由任务书电站基本参数可知本电站的水头范围为40至54米，结合型谱表初步选用HLA551、HLD74、HLA384三种转轮。
采用三台机333MW 方案。
模型参数如表2-2:表2-2 模型参数型 式适应水头范围（m）300--1700类 型反击式冲击式HL 式ZL 式XL 式GL 式混流可逆式轴流转桨式轴流定桨式斜 流 式混 流 式斜流可逆式贯流转桨式贯流定桨式水 斗 式斜 击 式双 击 式40--70080--6003--903--5040--20040--1202--3020--3005--100续表2-2水轮机的额定出力gr g33000==34020.6kw 0.97P P η≈ 由于本机组属于中型机组故发电机效率取97% 2.1.2各方案的基本参数试算1、方案一、3×HLA551（1）转轮直径取最优单位转速110n =79.3r/min;与出力限制线的交点的单位流量作为设计工况单位流量,则11r Q =1.3243m /s,对应模型的效率为m =η0.9,暂取效率修正值=η∆0.02;原型水轮机在设计工况下的效率m ==ηηη+∆0.9+0.02=0.921 2.996m D ≈ 取标准值3m（2）原型水轮机的效率max m0=110.956ηη-=-≈（1-（1-0.932 其中由模型综合特性曲线查的m0=η0.932 故效率修正值为=η∆max m0=0.956-0.932=0.024ηη- 效率修正采用等效率修正法，统一修正+2.4%（3）转速n 的计算与选择以加权平均水头av H 作为标准水头计算发电机同步转速rav =48.950.95H H ≈转速179.3184.93r /min 3≈此值介于发电机同步转速 166.7r/min 与187.5 r/min 之间,其运行区间比较如下当取187.5 r/min时11min n 76.55r /min ≈11max n 88.94r /min ≈ 当取166.7r/min时11min n 68.05r /min ≈11max n 79.07r /min ≈图2-1 HLA551发电机同步转速取187.5 r/min 模型运行区间图2-2 HLA551发电机同步转速取166.7 r/min 模型运行区间由上图所示的HLA551的模型曲线可知当取166.7r/mi 时运行区间已偏离最优效率区,不利于机组稳定高效的运行,综上所述发电机同步转速取187.5 r/min（4）流量的计算 由 2 1.51119.81rr rP D H Q η=，r m ηηη=+∆ 两公式通过试算可得对应水头下的单位流量和模型效率，从而推算出实际工况下的流量及效率。
水轮机课程设计
水轮机课程设计 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】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。
水轮机调节课程设计
《水轮机调节》课程设计题目：水轮机调节保证计算院系：城南学院专业：热能与动力工程（水）班级: 水动0901姓名：曹亚学号： 200981250418指导教师：饶洪德目录第一章基本数据 (3)一水电站基本数据 (3)二水轮发电机估算 (4)第二章调节保证计算 (5)一计算和确定有关参数 (5)第三章调节设备选型 (18)一调速器计算 (18)二调速器选择 (21)三油压装置的选择 (21)参考文献 (22)第一章 基本数据一 、水电站基本数据一、基本资料D 水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。
该电站有关动能指标为：水库调节性能 日调节 装机容量 140 MW 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压力钢管长度 120m ，水轮机型号：HL240-LJ-560，水轮机额定出力P=72916.7KW ，额定转速min /2.78r n r =，飞逸转速min /3.177r n p =，吸出高度m H s 69.1=，设计流量s m Q p /55.2303=。
二、确定计算标准在调整保证计算中，根据《水轮机调速器与油压装置技术条件》GBT9652.1-1997，压力升高和转速升高都不能超过允许值。
此允许值就是进行调整保证计算的标准。
甩负荷过程机组速率上升为max n n n -=β 式中：0n 为甩负荷前机组的转速，min /r ；max n 是甩负荷过程中产生的最大转速，min /r 。
《水轮机调速器与油压装置技术条件》GBT9652.1-1997中规定机组甩负荷时最大速率上升max β在一般情况下不大于55%，大于此值要论证。
水轮机课程设计
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。
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。
水轮机课程设计报告
课程设计报告题目：水轮机课程设计姓名：lj学号：班级：2015 年12 月20 日目录目录 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。
课程设计任务书 .............................................................................................. 错误!未定义书签。
1. 课程设计的目的和要求 ...................................................................... 错误!未定义书签。
2. 基本参数.............................................................................................. 错误!未定义书签。
3. 课程设计的任务 .................................................................................. 错误!未定义书签。
第一章 水轮机的选型设计........................................................................... 错误!未定义书签。
1. 水轮机型号选择 .................................................................................. 错误!未定义书签。
2. 440ZZ 型水轮机方案的参数计算 .................................................... 错误!未定义书签。
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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：2.1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2.2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，总希望单机容量制造得大些。
2.3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。
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。
2.4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。
2.5机组台数与其他因素的关系2.5.1机组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。
2.5.2机组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2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域2.5.3机组台数与电气主接线的关系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2.2万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192.1m 到最大工作水头220m 。
同时：.7r/m in 11920205200020-2000n s =-==H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。
3.1计算水轮机基本参数方案一 HL160(7×600MW) 3.1.1计算转轮直径1D 水轮机额定功率kW P P ggr 61855797.0600000===η 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m H Q P D r r r88.5915.020568.081.961855781.92/32/3111=⨯⨯⨯==η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 。
3.1.2计算水轮机效率η已知：m D M 46.01=；91.00=M η46.9066.40)1.901(1)1(1551100=--=--=P M M P D D ηη 36.001.9046.9000=-=-=∆M P ηηη额定工况原型水轮机的效率为31.9036.0095.80=+=∆+=ηηηM 3.1.3水轮机转速的计算与选择min /.21636.5210.5671w 110r D H n n =⨯==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p3000n =n 为发电机同步转速，r/min ；p 为发电机磁极对数。
磁极对数3000/163.2=18.38，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：r P H >⨯=⨯⨯⨯⨯==kw 106.5631.902058.6061.89Q 9.81D P 5.512.51r 1121η符合要求3.1.4计算水轮机额定流量s Hs /.5m 35020568.6032r 21r 11r =⨯⨯==H D Q Q3.1.5计算最大允许吸出高度s H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0.1为好，故空蚀安全系数取K=1.6。
E=2241.5m.8m 13-20565.00.61-900.52241-10-900-10r s =⨯⨯==H K E H M σ3.1.6实际的水轮机额定水头因不同的D 1、ｎ与水能预算Hr 有差异.1m 19731.908.6061.896185571.893/223/21121rr =⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ηQ D P H3.1.7计算水轮机实际额定流量r Qs /.7m 343.119768.6032r 21r 11r =⨯⨯==H D Q Q式中Hr 采用上述（五）中的计算结果。
3.1.8计算飞逸转速R n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=Rmin /r 3146220127n n 1max 11=⨯==D H RR 3.1.9计算轴向水推力t F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N H D 72max 21tt 10487.21220640.6803.20981049810K F ⨯=⨯⨯⨯⨯==π3.1.10同理，方案二和方案三的数据也可通过同样的方法和过程查资料计算得出，三种方案所得数据如表5所示：表5 三种方案数据表格3.1.11确定机组方案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4.1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4.2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5.1蜗壳型式选择由于本水电站水头高度范围为192.1—220m ，所以采用金属蜗壳。
5.2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9s H v /m 25.19.1197.650r 0=⨯==α蜗壳的进口流量s Q Q /.2m 334.73433603503603oo r o oo =⨯==ϕ 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2017.63625.192.334m v Q F O O ===进口断面的半径mm 15.4336.617oo ===ππρF从轴中心线到蜗壳外缘的半径：m m 5.414928415.3249252o max =⨯+=+=ρa r Ra 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 。