混流式水轮机设计

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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。

混流式水轮机全流道模型CFD分析与研究

2018年2月机电技术混流式水轮机全流道模型CFD分析与研究*张慧珍（四川水利职业技术学院电力工程系，四川成都611231）摘要：为了在设计水轮机时，能够判断机组的内部流场分布规律，校核设计方案的合理性，以某小型混流式水轮机为设计案例，采用相似性原则完成了机组的结构设计和全流道流场模型的建立，并通过CFD分析得到了机组额定工况下的速度压力分布规律。

良好的水力特性结果表明，该机组的设计方案比较合理，性能达到了预期的目的；也说明采用CFD 技术对于水轮机的设计而言，是一种行之有效的方法。

关键词：混流式水轮机；全流道模型；CFD分析；相似性原则中图分类号：TV734.1；TP391.9文献标识码：A文章编号：1672-4801（2018）01-014-02DOI:10.19508/ki.1672-4801.2018.01.005小型混流式水轮机在设计中，其内部流场的水力特性，直接影响机组的效率、汽蚀以及发电稳定性[1]。

因此，如何确保混流式水轮机的内部水流顺畅，是设计中必须考虑的关键问题。

从目前的研究现状来看，验证机组流态特性最有效的方式是在机组投入生产前，先制作一个小型的模型机组，并在试验台开展模型试验[2]。

然而，该方法却存在着一个问题，即试验的费用较为昂贵，尤其是涉及到PIV试验，成本会进一步增加。

对于小型混流式水轮机而言，从经济性方面来考虑，模型试验并不适用。

对混流式水轮机全流道进行CFD分析，是一种行之有效的方法：通过计算机仿真，可以提前判断机组的流态特性，并根据结果作进一步的优化和改进，以达到确保机组性能的目标。

由于该方法成本较低，所以在小型混流式水轮机的设计中，适用性较为广泛。

鉴于此，本文在对于某小型混流式水轮机的设计中，对其全流道进行CFD分析，判断其水力特性等参数，从而达到验证设计合理性的目的。

1水轮机的设计及流道模型的构建本文对某电站的小型混流式水轮机进行设计和流态性能预测。

在设计中，先选择与该电站条件相似的电站机组作为参考。

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。

混流式水轮机的设计共44页文档

一.水轮机选型计算
1. 确定转轮型号； 2. 确定计算单位流量和计算单位
转速； 3. 计算转轮标称直径； 4. 额定转速和飞逸转速的确定； 5. 允许吸出高度的计算。
1. 确定转轮型号
根据给定的设计水头及水头变化范围，利用水轮机的使用综合图表、系列适用范围图表或型谱特性参数表来确定转轮型号
13、遵守纪律的风气的培养，只有领导者本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取得最后胜利的保证。—— 列宁摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
混流式水轮机设计
一．水轮机选型计算；二．水轮机模型水力设计；三．水轮机结构设计。
nf
n11f
Hm ax D1
5. 允许吸出高度的计算
水轮机在不同工况下的空蚀系数是不同的。因而为防止翼型空蚀的发生，所允许的吸出高度也应该是不同的。一般其值按下式计算
H S1 090K 0M H
二．模型水力设计 u 0
1. 模型转轮直径及设计水头的确定； 2. 轴面流道的绘制及过水断面面积的检查； 3. 轴面流线的绘制及轴面流速的计算； 4. 叶型骨线（轴面截线）的计算和加厚； 5. 转轮木模图的绘制及表面光滑性检查； 6. 转轮叶片的真实厚度及叶片开口。
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华

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。

水轮机原理及构造

水轮机原理及构造1、概述混流式水轮机工作原理：水流经压力钢管在开启蝶阀后进入蜗壳形成封闭的环流〔形成环流是为了使水流作用转轮时，使转轮各方向受力均匀，到达机组稳定运行的目的〕，在导叶开启后，水流径向进入转轮又轴向流出转轮〔所以称之为混流式水轮机〕，在这个过程中由水流和水轮机的相互作用，水流能量传给水轮机，水轮机开始旋转作功。

水轮机带动直流励磁的同步发电机转子旋转后，根据电磁感应原理〔问题〕，在三相定子绕阻中便感应出交流电势，带上外负荷后便输出电流。

注：电磁感应闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

①产生感应电流的必要条件是：a、电路要闭合；b、闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动，缺一不可；假设是闭合电路的一部分导体，但不做切割磁感线运动则无感应电流，假设导体做切割磁感线运动但电路不闭合，导体上仍无感应电流则导体两端有感应电压。

②感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关三者互相垂直，改变磁场方向或改变导体切割磁感线方向都会改变感应电流的方向。

③在电磁感应现象中机械能转化为电能。

应用：发电机是根据电磁感应原理制成的，它使人们大规模获得电能成为现实。

①交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。

②交流电的周期与频率周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量，周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，所以单位是“秒”；频率是指每秒钟内线圈转动的周数，它的单位是“赫”。

我国使用的交流电周期为0.02秒，频率是50赫，其意义是发电机线圈转一周用时0.02秒，即1秒内线圈转50周，因为线圈每转一周电流方向改变两次，所以，频率为50赫的交流电在1秒钟内方向改变100次。

2、水轮机的主要类型：水轮机基本类型有：还击式冲击式还击式：混流式〔HL〕、东风：HLA722C-LJ-192HL混流式水轮机设计序号为A722C为L立轴J金属蜗壳192转轮直径为192cm轴流式〔ZL〕：轴流转桨式〔ZZ〕轴流定桨式〔ZD〕、斜流式〔XL〕、贯流式〔GL〕：贯流转桨式〔GZ〕贯流定桨式〔GD〕特点：将位能〔势能〕、动能转换为压能，进行工作；转轮完全淹没在密闭的水体中。

Andritz公司瀑布沟混流式水轮机设计简介

关键词瀑布沟水电站混流式水轮机
水力设计
机械设计
１引言
瀑布沟水电站采用地下厂房，厂房长２９４．１ｍ，宽３０．７ｍ，安装６台机组，每台机组都单独连接有
水头范围（ｍ）
ｌｌ４．３～ｌ８１．７
美国著名经济学家、趋势学家在 “ 第三次工业革命与中国・北京论坛 ”上断言： “ 随着中国企业在新
能源应用领域的不断突破，中国极有可能成为亚洲的龙头，并带领亚洲及世界进入下一个伟大的经济时代，从而引领第三次工业革命” 。
峰荷电源。三台水轮机最初的设计、模型试验、供货及安
装监管合同是２００４年ＧＥＨｙｄｒｏ公司获得的，２００８
年ＡｎｄｒｉｔｚＨｙｄｒｏ公司兼并了ＧＥＨｙｄｒｏ公司，并获
得了其所有的资产、知识产权及专有技术，于是该
合同便转移至Ａｎｄｒｉｔｚ公司。
该项目由位于杭州的安德里兹技术（中国）公司负责管理，由位于加拿大蒙特利尔的ＡｎｄｒｉｔｚＨｙ —
ｄｒｏＣａｎａｄａ负责设计。Ａｎｄｒｉｔｚ公司的３台水轮机的最后一台已在
控制系统，而不采用螺杆和链条的机械同步方式。
在工地调整后，证明筒形阀完全能胜任且安全

混流式水泵水轮机转轮全三维逆向设计方法研究

[
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[
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]
]
(15)
]
]
(16)
非叶片区(15)、(16) = ∫ Bπ ϕ Γ ( r ,θ , z ) cos( KBθ ) dθ π −B
π
s ϕΓ K (r , z ) =
B π B ϕ ( r ,θ , z ) sin( KBθ ) dθ π Γ π ∫− B ~ c ∇ 2ϕ qK = 2 q cos( KBf ) ~2 s ∇ ϕ qK = 2q sin( KBf )
(19)
rV θ V θbc = 2 + −ω r r
其中， V r 、 V θ 、 V z 为平均速度分量， Vrbc Vθbc V zbc 为相对流速的周期性分量。 1.2 数值方法将上述方程及其边界条件从转轮流道轴面投影的物理座标上转换到贴体座标上进行求解。计算步骤如下：
170
~ ~ ~
1）给定初始叶片及设计参数； 2）根据(8)～(12)式及相应的边界条件求出平均流动； 3）按(15)～(18)及其边界条件求出周期性脉动流动； 4）按 2）、3）两步计算得到流动相加可得总的三维流动，根据给定的环量分布由叶片方程(19)得新的叶片； 5）前后两次叶片对应各点之包角差达到一定精度，则得到给定环量分布的叶片，否则返回到 2)； 6）根据速度场计算压力场。
(17) (18)
与(13)式类似(14)式可写成：
c s c s 其中 ϕ qK 、 ϕ qK 与ϕΓ K 、 ϕ ΓK 类似。
对非叶片区(17)、(18)式右端项为 0。 1.1.4 叶片方程根据叶片表面相对流速与叶片表面相切及相对流速的展开式可得叶片方程为：
(V r + Vrbc )

混流式水轮机的设计与选型方法

混流式水轮机的设计与选型方法混流式水轮机是一种常见的水轮机类型，广泛应用于水力发电站等场合。

它具有结构简单、效率高、运行稳定等优点，因此在项目建设中选用适合的混流式水轮机对电力的发电效率和运行安全性有重要的影响。

本文将介绍混流式水轮机的设计与选型方法。

一、混流式水轮机的基本结构与工作原理混流式水轮机由转轮、导叶、固定叶片、导水管等组成。

水从导水管中进入转轮的内部，经过导叶的引导后，进入转轮的混流通道，水的能量转化为转动转轮的动能，从而带动发电机发电。

二、混流式水轮机的设计要点1. 水轮机的转速根据水轮机的设计要求和实际工况，确定合适的转速是设计混流式水轮机的重要一步。

通常，转速的选择应该遵循以下原则：（1）保证水轮机的效率；（2）保证水轮机的运行平稳；（3）避免共振和临界转速。

2. 水轮机的喷口直径水轮机的喷口直径直接影响水轮机的水量和功率输出。

选择适当的喷口直径可保证水轮机高效率的运行。

喷口直径的选择需要考虑以下因素：（1）水头；（2）水轮机的效率；（3）水轮机的装置空间限制。

3. 水轮机的导叶角度导叶角度的选择直接影响水轮机的出力特性。

合适的导叶角度可使水轮机在不同负荷下保持高效率的运行。

导叶角度的选择需要考虑以下因素：（1）水轮机的设计工况；（2）水轮机的负荷变化范围。

4. 混流式水轮机的转轮形状混流式水轮机的转轮形状对水轮机的效率和运行特性有重要影响。

适当选择合适的转轮形状，可使水轮机的效率得到最大化。

转轮形状的选择需要考虑以下因素：（1）水流进入转轮的速度；（2）水轮机的出力转速。

5. 水轮机的材料选择水轮机常用的材料有钢、铸铁、不锈钢等。

在选择材料时，需要考虑以下因素：（1）水质的腐蚀性；（2）水流速度对材料的冲击力；（3）材料的成本。

三、混流式水轮机的选型方法混流式水轮机的选型需要考虑以下因素：1. 水头和水量根据水力资源的水头和水量确定所需的装机容量，再根据实际情况选择合适的混流式水轮机。

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。

毕业设计论文-混流式水轮机

白山水电站水轮机结构设计摘要水轮发电机组是将水能转化为电能的核心设备，水轮机结构设计得是否合理就成为电站能否有效运行得关键。

本设计的主要内容为白山水电站水轮机结构设计。

白山水电站位于吉林省桦甸市老恶河哨口，第二松花江上游，是国家电力公司东北公司直属的梯级水力发电厂，国家特大型企业。

白山发电厂介于东北电网南网、北网之间，地理位置适中，在东北电网中担负调峰、调频和事故备用任务，目前是东北电网装机容量最大的水电厂。

这次设计的主要内容有三部分。

第一部分是对水轮机进行总体结构的设计。

第二部分是对导水机构进行设计。

第三部分则是对主要部件进行强度校核。

在本次毕业设计中，所有的图纸都采用AutoCAD软件进行绘制。

关键词：白山水电站；水轮机；结构设计；强度校核The Structural Design of Hydraulic Turbine for Baishan Hydraulic Power StationABSTRACTThe water-turbine generator set transforms the hydro energy as the electrical energy core equipment, the hydraulic turbine structural design whether reasonable becomes the power plant whether effective movement to result in the key.This design primary coverage Baishan hydroelectric power station hydraulic turbine structural design. The Baishan hydroelectric power station is located on Lao’e river sentry post mouth in Huadian city of the Jilin Province, upstream the second Songhua River, is the stave hydro-electric power station which SGCC Northeast Corporation subordinates, National Extra large type Enterprise. The Baishan power plant is situated between south and north of the northeast electrical network, the geographical position is moderate, shoulders in the northeast electrical network adjusts the peak, the frequency modulation and the accident spare duty, at present is the biggest hydroelectric power plant installed capacity in northeast electrical network. This design primary coverage has three parts. The first part carries on the design of the overall structure. The second part carries on the design of the water organization. The third part carries on the intensity checking of the major component.In this graduation project, all blueprints use the AutoCAD to carry on the plan.KEYWORD: Baishan hydro-power station; hydraulic turbine;structural design; ntensity checking目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (3)1 绪论 (5)1.1选题的目的和意义 (5)1.2白山水电站的基本情况 (5)1.3基本参数 (6)1.4毕业设计具体内容 (6)2水轮机总体结构设计 (7)2.1转轮流道尺寸 (7)2.2导叶高度及分布圆直径 (8)2.3主轴直径 (8)2.4主要部件结构 (9)2.4.1转轮 (9)2.4.2接力器 (11)2.4.3导叶 (12)2.4.4座环 (19)2.4.5顶盖 (20)2.4.6底环 (20)2.4.7 基础环 (21)2.4.8主轴 (21)2.4.9水导轴承 (23)2.4.10主轴密封 (23)2.4.11控制环 (24)2.4.12 补气装置 (25)3导水机构传动系统设计 (27)3.1导叶开度 (27)3.2导水机构运动系统的设计 (28)3.2.1导水机构的装配尺寸 (28)3.2.2导水机构的配合公差与间隙 (28)3.2.3导水机构的传动部分 (29)4 强度校核 (36)4.1主轴的强度校核 (36)4.1.1基本参数的定义 (36)4.1.2轴身应力的计算 (36)4.1.3薄臂轴法兰与轴身联接处应力的计算 (37)4.2导叶强度计算 (42)4.2.1 基本参数的意义： (42)4.2.2 导叶上的作用力计算： (43)4.2.3 各断面惯性矩、断面模数计算： (44)4.2.4 挠度计算： (45)4.2.5 各支反力及其应力计算： (47)4.2.6 导叶轴颈C的最优间隙确定： (49)4.2.7 按选定的挠度值，复核若干断面应力： (50)致谢 (52)参考文献 (53)1 绪论1.1选题的目的和意义作为一名即将毕业的大学生，毕业设计是大学学习的最后一个重要的综合性教学环节，撰写毕业论文，主要有两个方面的目的：一是对所学知识进行一次全面的考核。

功果桥大型混流式水轮机设计特点

额定功率：２３０ＭＷ
额定流量：４３７．６ｍ３／ｓ额定转速：９３．７５ｒ／ｍｉｎ
飞逸转速：１９０ｒ／ｍｉｎ
为便于过渡连接板和导流环的装焊，座环外缘设计成２４边形，与固定导叶及活动导叶数量相匹配。从进口至尾部采用三种形状的固定导叶，其长度和厚度不同，在兼顾座环整体受力满足合同要求及固定导叶水力性能良好的同时，尽可能方便制造。
最大水头：６６Ｉｎ额定水头：５８ｉｎ最小水头：４６ｍ转轮公称直径Ｄ１：６６９０ｍｍ
座环采用带过渡板和导流环的无蝶形边钢板焊接结构。座环上、下环主板为从日本进口的优质抗撕裂钢板，固定导叶采用高强度钢板制造，过渡连接板的材料与蜗壳材料相同。
收稿日期：２０１２ —１２ — ０８
最高效率：９６．１４％水轮机安装高程：１２３５．００１１１
作者简介：陈维勤（１９７０一），女，高级工程师，从事水轮机设计工作。
第１期
陈维勤，等：功果桥大型混流式水轮机设计特点
３主要部件设计特点
功果桥水轮机为立轴混流式水轮机，俯视顺时销钉螺栓刚性联接。转轮在现场制造。水轮机主要由尾水管、基础环、座环、蜗壳、机坑里衬、导水机构、接力器、转轮、主轴、水导轴承、主轴密封、主轴中心孔补气装置等部件组成。为有效地校正运输、安装以及混凝土浇筑产生的座环变形，提高机组的安装精度，座环上与顶盖、

水轮机的选型设计2

混流式水轮机选型的有关问题1、混流式水轮机的适用范围在我所1992年编制的水轮机转轮系列型谱中，H=20～400米，共推荐了11个转轮型号。

转轮比转速n s0=84~249m.KW（模型转轮最优点）。

随着研究水平的提高，转轮特性最优区向大单位流量Q1’，高单位转速n1’发展，模型效率提高，而且要求转轮有良好的空蚀性能和压力脉动值缩小，机组稳定性好。

东方电机厂研究出最高使用水头H max=500米的转轮有：D361a-F19 n110=59 Q110=183 ηM=91.08% n s=3.13*59*(0.183*0.9108)0.5=75.4 m.KW D372-F19 n110=61.3 Q110=182.5 ηM=91.28% n s=78.3 m.KWD356-F2×15 n110=59.5 Q110=163 ηM=90.56% n s=71.6 m.KWD381-F19 n110=60 Q110=162.5 ηM=92.65% n s=72.9 m.KWD381-F17 n110=59.8 Q110=152 ηM=93.41% n s=70.5 m.KWD403-F19 n110=60.5 Q110=152 ηM=93.1% n s=71.2 m.KW一般来说，Q110小一些，ηM高一些。

哈电使用H max=400m的转轮有：A351-53 n110=66 Q110=209 ηM=92.9% n s=91 m.KWA179-40 n110=62 Q110=184 ηM=91.3% n s=79.5 m.KWA542-50 n110=61 Q110=181 ηM=92.5% n s=78.1 m.KWA543-50 n110=62.5 Q110=195 ηM=92.7% n s=83.2 m.KW随着我国三峡电站的兴建，大型混流式水轮机水利开发技术得到很大提高。

通过引进技术，二次创新和实际应用，东方的水力开发技术发生了质的飞跃。

水轮机的选型设计

水轮机的选型设计水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。

水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。

水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选假设干个方案进展技术经济的综合比拟，最终确定水轮机的最正确型式与参数。

一：水轮机选型的内容，要求和所需资料1：水轮机选择的内容（1）确定单机容量及机组台数。

（2）确定机型和装置型式。

（3）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。

对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。

（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。

（5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。

wertyp9ed\结合水轮机在构造、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。

2.水轮机选择的根本要求水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。

在几个可能的方案中详细地进展以下几方面比拟，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。

（1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。

（2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。

（3）水轮机性能及构造要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。

在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。

（4）机组的构造先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。

（5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。

（6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。

3.水轮机选型所需要的原始技术材料水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、聚集和校核。

混流式水轮机概述

（二）不同的混流式水轮机
高水头低比转速 D2<D1 中水头中比转速 D2=D1 低水头高比转速 D2>D1
（三）混流式的过流过部件：蜗壳导水机构转轮
尾水管
1、蜗壳：大中型机组一般采用金属蜗壳 2、导水机构：径向式导水机构 3、转轮：6—12叶片 4、尾水管：大中型机组一般采用弯肘式尾水管
（四）混流式水轮机的主要部件及其结构
1、混流式转轮（runner）主要部件：上冠、叶片、下环、泄水锥辅助部件：止漏环、漏压板、减压孔
止漏环形式：迷宫式、直板式、梳齿式
二、混流式水轮机的引水室
1、引水室的作用：
把水流均匀轴对称地引至导水机构 c1 c2 形成一定的环量 H 2g
江垭发电纪念
作业:
简述混流式水轮机的结构 1、主要过流部件的名称及作用。 2、有哪些转动部件与固定部件。 3、画出转轮结构简图，标注各部分名称。 4、说明导水不锈钢块 3-弹簧圈
五、补气装置：防止抬机，防止尾水管空腔空
化，
减轻机组振动。
六、导水机构的作用：调节流量，开关水轮机，调节水流环量
导水机构工作原理
导叶操作.AVI
导水机构立体图
导水叶结构
导水叶转臂结构
控制环结构
大型水轮机导水机构
导水机构的结构
2、引水室的型式（反击式）蜗壳及其他形式大中型水轮机：混凝土蜗壳（H<=40m）。金属蜗壳(H>40m) 小型水轮机：开敞式罐式蜗壳式
引水室的选择
蜗壳式引水室
明槽式引水
罐
式
引
水
大型焊接金属蜗壳
与带碟形边连接的金属蜗壳

9_水轮机转轮设计

2、轮毂比（转轮体球面直径与转轮直径之比）
3、叶栅稠密度（转轮叶栅翼型的弦长l与栅距t之比值l /t）
l / t对s影响： / t ，l l ，叶片面积大，单位面积负荷，s 。
4、转轮叶片数Z1、包角θ：
轴面投影
叶片圆柱截面
L2
L1
L1
L2
水平投影
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
第四节转轮基本参数的确定
一、混流式水轮机
混流式水轮机，其转轮基本上由上冠、下环、叶片、上下止漏装置，泄水锥和减压装置组成，
1.减压装置；2、6—止漏环；3—上冠；4—叶片；5—泄水锥；7—下环
1、导叶相对高度b0/D1
5、转轮的叶片数
转轮叶片数的多少对水力性能和强度有显著的影响，随比转速的不同叶片数在9~21的范围内。
混流式转轮的叶片数与比转速的关系
叶片数不同时的
6、泄水锥
泄水锥的作用是引导经叶片流道流出的水流迅速而顺畅的向下渲泄，防止水流相互撞击，以减少水力损失，提高水轮机效率。其外形呈倒锥体。它的结构型式有铸造和钢板焊接两种。里面空心，下面开口，以便排除通过止漏环的漏水及橡胶导轴承的润滑水（有的转轮将泄水孔开在泄水锥的外侧），还作为主轴的中心补气和有的转轮的顶盖补气通道之用。
8、根据值及圆柱面直径、叶片数、包角可确定叶片栅节距并计算翼型实际长度按强度对所选翼型骨线参数、厚度分布规律对翼型加厚，并确定叶片转轴位置及叶片安放角把翼型安放到设计位置。 9、重复上述计算，对各圆柱面计算。绘制各圆柱面上的翼型。由这些翼型组成叶片。
二、绘制叶片木模图
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅰ Ⅱ Ⅲ

地洛电站50MW混流式水轮机结构设计

Ｏｃｔ．２０１３
２０１３年１Ｏ月
地洛电站５０ＭＷ混流式水轮机结构设计
张小刚，邓佑林，王继娥
（东方电机有限公司。四川德阳６１８０００）
摘要：地洛电站装设的２台单机容量５０ＭＷ的水轮发电机组，是东方电机设计制造的水头较高的混流式机组。本文介绍了地洛水轮机的基本性能要求和结构特点。关键词：地洛电站；水轮机；结构设计
收稿日期：２０１３ — ０４ —１０
１９．３８ｍ３／ｓ
３１８．０Ｉｎ
额定水头
加权平均水头
２８６．０ＩＴＩ
２９６．０ｍ
作者简介：张小刚（１９７９一），男，工程师，从事水轮机设计工作。
平均年发电量为４４５５７亿ｋＷ・ｈ，年利用小时数为
４４５６ｈ。
地洛电站过机泥沙含量较大，泥沙硬度高，且由
于电站水头较高，使流道内流速较高，因此，泥沙对通流部件的磨损不容忽视，鉴于此，水轮机在耐磨材料及耐磨护面层选择、以及结构设计等方面，采取了
中图分类号：ＴＶ７３４．１文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２ — ５３８７（２０１３）０５ — ００１２ — ０５
１概况
地洛水电站位于四川省凉山州布拖县和金阳县境内的金沙江一级支流西溪河干流上，是西溪河干流梯级开发的第四个梯级电站，为闸坝引水式电站。水库正常蓄水位１２１７．００ｍ，总库容２７２万ｍ３，调节