水轮机选型设计计算书原稿

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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：***学号：*********指导老师：***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。

水电站水轮机选型设计1

院校：河北工程大学水电学院专业班级：水利水电建筑工程01班姓名：苏华学号： 093520101指导老师：简新平水电站水轮机的选型设计摘要本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。

主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。

系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。

关键词：水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。

【abstract】Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of inadaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method , when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydrostation , the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened .【Keyword】Curriculum project of hydrostation ; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.水电站水轮机选型设计第一节基本资料 (4)1.1基本资料1.2设计内容第二节机组台数与单机容量的选择 (4)2.1 机组台数与机电设备制造的关系2.2 机组台数与水电站投资的关系2.3 机组台数与水电站运行效率的关系2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系2.5 单位容量的选择第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5)3.1 HL240型水轮机3.2 ZZ440型水轮机3.3 两种方案的比较分析第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (13)4.1 基本资料4.2 等效率曲线的计算与绘制4.3 出力限制线的绘制4.4 等吸出高度线的绘制第五节蜗壳设计 (15)5.1 蜗壳型式选择5.2 主要参数确定5.3 蜗壳的水力计算及单线图，断面图的绘制第六节尾水管设计 (18)6.1 尾水管型式的选择6.2 尺寸确定及绘制平面剖面单线图第七节调速设备的选择 (19)8.1 调速器的计算8.2 接力器的选择8.3 调速器的选择8.4 油压装置的选择参考资料 (21)大江水电站水轮机选型设计第一节基本资料1.1基本资料大江水电站，最大净水头H max=35.87m，最小净水头H min=24.72m，设计水头H p=28.5m，电站总装机容量N装=68000KW，尾水处海拔高程▽=24.0m，要求吸出高Hs> -4m。

第二节水轮机选型设计

反击式水轮机转轮公称直径系列
25 30 35 (40) 42 50 60 71 (80) 84 100 120 140 160 180 200 225 250
275 300 330
380
410 450 500 550 850 900 950 1000
• 五、反击式水轮机的主要参数选择 • 2、转速n的选择
• 3、选择水轮机的型号： • （3）也可根据教材表8-4或图8-25确定水轮机的类型后，或当用上述方法有两个型号接近的可选方案时，可用下述方法选择水轮机的型号（比转速） • 轴流式 • 混流式
2300 ns Hr
2000 ns 20 Hr
• 贯流式：查下面曲线
• 2、装置方式选择 • 在大中型水电站中，其水轮发电机组的尺寸一般较大，安装高程也较低，因此其装置方式多采用立轴式，即水轮机轴和发电机轴在同一铅垂线上，并通过法兰盘联接。这样使发电机的安装位置较高不易受潮，机组的传动效率较高，而且水电站厂房的面积较小，设备布置较方便。 • 对机组转轮直径小于1m，吸出高度Hs为正值的水轮机，常采用卧轴装置，以降厂房高度。而且卧式机组的安装、检修及运行维护也较方便。
• 三、机组台数及单机容量的选择 • （2）运行效率 • 较大单机尺寸的机组，效率比较高。这对于预计经常满负荷运行的水电厂获得的动能效益特别显著。 • 对变动负荷的水电厂，若采用过少的机组台数，虽单机效率高，但在部分负荷时，由于负荷不便于在机组间调节，因而不能避开低效率区。因此电厂的平均效率较低。
• 四、水轮机型号及装置方式的选择 • 1、根据电站装机总容量及机组台数，计算单机容量。
PZ P Z
• 2、选择水轮机的型号： • （1）根据水轮机系列应用范围综合图选择转轮型号 • 选型时可用已知的水电站设计水头和单机容量，在水轮机系列应用范围综合图上找出适当的水轮机型号和装置方式。有时可能有两种或三种适用的水轮机型号，这时就需要根据具体情况，对不同机型方案进行全面的分析比较，最后选用一种最优的机型。 • 常用于中小型机组的选择。

选型及结构设计

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导叶轴颈密封及其轴套
导叶轴颈密封装在导叶套筒下端，采用“L”型密封。该结构封水性能好，结构简单。导叶下轴颈的密封主要是防止泥沙进入、轴颈磨损。导叶轴套材料采用ZGSn6-6-3，它的润滑性能好，耐磨
叉头传动机构
本设计采用叉头传动机构，其受力情况较好。叉头传动机构主要由导叶臂、连接板、叉头、叉头销、连接螺杆、螺冒、分半键、剪断销、轴套和补偿环等组成。
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4.3 轴承密封
轴承密封分为工作密封和检修密封两种。本设计采用的工作密封为水压端面密封，检修密封为空气围带式密封
空气围带检修密封
1--围带压板；2—空气围带；3—固定外壳
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4.4 座环
座环是反击式水轮机的基础部件，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，因此要求有足够的强度和刚度。其结构由上环、下环和固定导叶组成。本设计采用与金属蜗壳连接的座环。
与蝶形边相连接的金属蜗壳圆形断面尺寸图 2019/7/26
与蝶形边连接的金属蜗壳椭圆形断面尺寸图 10
通过程序即可计算出的蜗壳各断面尺寸即可绘制蜗壳的水力单线图，各断面数据如下表所示：
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蜗壳单线图
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3 尾水管水力设计
尾水管的作用：
（1）将尾水管做成扩散形，可回收转轮出口处水的部分动能。（2）当尾水管进口与下游水位的高程差大于零时，可以利用尾水管进口与下游水位的高程差的几何高度所具有的动能；（3）使水流按要求排至下游。
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单位转速的修正值： △n11=0

水轮机计算部分

D1
7
转速计算值介于发电机同步转速 107.1r/min 和 100r/min 之间。
（1-4）
2
（《水轮机》P165）
（3）效率的计算：
查表，得
HL240
型水轮机模型参数：转轮直径
D 1m
=
0.35
m，最优工况下的最高
效率 mo = 0.92。则可求出原型效率为：
max 1 (1mo)5
D1m D1
g
（1-15）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77r/min。取最优单位转速 n110 与出力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量，则 Q11r = 1.098 m3/s，对应的模型效率 m = 0.895。暂取效率修正值△ = 0.03，则设计工况下原型水轮机效率 = m +△ =
（备注：《水轮机》 P371） 1.3.2 对 HL240 型水轮机工作点的检查和修正 I 方案：6 台机组，单机 41.7 万千瓦。水轮机基本参数计算： (1)转轮直径 D1 的计算：水轮机额定出力
Pt
nG
g
417000 0.98
425510（KW）
（1-2）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77（r/min）。取最优单位转速 n110 与
（1-20）
Qr Q11r D12 Hr 1.0986.52 94 442.4 （m3/s）（5）几何吸出高度 Hs 的计算：
（1-21）
在设计工况下，模型水轮机的空化系数 m = 0.114
(《水轮机》P321)
查《水轮机》图 3-7，得 = 0.02。
则吸出高度 H s 为：

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。

水轮机选型设计计算书原稿

第一章水轮机的选型设计第一节水轮机型号选定一．水轮机型式的选择根据原始资料，该水电站的水头范围为18-34m ，二．比转速的选择水轮机的设计水头为m H r 5.28= 适合此水头范围的有HL240和ZZ450/32a三．单机容量第二节原型水轮机主要参数的选择根据电站建成后,在电力系统的作用和供电方式, 初步拟定为2台,3台,4台三种方案进行比较。

首先选择HL240 n11=72r/min 一．二台1、计算转轮直径水轮机额定出力：kw N P GGr 67.66669.0106.04=⨯==η上式中： G η-----发电机效率,取0.9 G 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 =1.155m 3/s,对应的模型效率ηm =85.5%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η=0.855+0.03=0.885。

模型最高效率为88.5%。

m H Q P D r r 09.2885.05.28155.181.967.666681.95.15.1111=⨯⨯⨯==η 按我国规定的转轮直径系列（见《水轮机》课本），计算值处于标准值2m 和2.25m 之间，且接近2m ，暂取D 1=2m 。

2、计算原型水轮机的效率914.0246.0)885.01(1)1(155110max =--=--=D D M M ηη Δη=ηmax-ηM0=0.914-0.885=0.0.029η=ηm +Δη=0.855+0.029=0.8843、同步转速的选择min /18.197295.0/5.2872av 1110r D H n n =⨯==min /223.11855.0884.07210M 0T 11011r n n =-⨯=-=∆）（）（ηηmin /223.73223.172n 1111r 11r n n m =+=∆+= 4、水轮机设计单位流量Q11r 的计算r Q 11=rr r H D η5.12181.9P =884.05.28281.967.66665.12⨯⨯⨯=1.2633m /s 5、飞逸转速的计算r n =111max D H n r =73.223×28.33=212.851r/min6、计算水轮机的运行范围最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 min)/609.66223.18.332180.19711max 1min 11r n H nD n =-⨯=∆-=min)/(777.70223.195.0/5.282180.19711av 111r n H nD n a =-⨯=∆-=min)/(713.90223.14.182180.19711min 111r n H nD n a =-⨯=∆-=二．三台1、计算转轮直径水轮机额定出力：kw N P GGr 444.44449.0104.04=⨯==η上式中： G η-----发电机效率,取0.9 G 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 =1.155m 3/s,对应的模型效率ηm =85.5%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η=0.855+0.03=0.885。

第六章水轮机的选型设计

② 重叠区内相同型式不同型号转轮的比较
3、选择水轮机主要参数计算
4、计算各方案的吸出高度 H s
5、绘制各方案的运转综合特性曲线
6、确定各方案的安装高程安
7、各方案分析比较
8、结论
§6-3 反击式水轮机主要参数计算
主要介绍最常见的用模型综合特性曲线选择参数的方法，基于几点考虑：
①原、模型水轮机满足相似条件，因此，可用相似公式计算原、模型水轮机主要参数。
9.81Q11H 2
P 式中: ----水轮机的额定出力，单位kW。P Pf f
其中 Pf 为同步发电机额定容量； f 为发电机效
率，中小型 f 95% ~ 96% ，大中型 f 96% ~ 98%
H ----水轮机的设计水头，单位m。
Q11 ----设计工况下的单位流量
对HL式和ZD式水轮机，采用模型最优单位
转速 n110M 与模型出力限制线交点的单位流量值
；对ZZ式水轮机，由于无出力限制线，出力受
气蚀的限制，故选用小于型谱推荐的 Q11 值。
----水轮机效率，可按单位流量取值点的
模型效率 M ，先初略加上1%---3%的效率修正
值进行计算。待求出 D1 后，再按转轮直径标准系列取与之接近的标准直径（见课本P17)。
转速所包含的区间，这个区间就是原型水轮机的
工作范围。若这个区间在模型综合特性图上处于
高效率区，则说明原型水轮机工作范围理想，所
选参数配合合理。
初选水轮机基本参数表
台数Z
P Pf Z f
D1
P
3Hale Waihona Puke 9.81Q11H 2标准直径
max
1 1 M max
5
D1M D1

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。

水轮机选型设计及振动分析

任务书设计原始资料一、电站地理位置：位于华北地区。

电站所在地海拔高程约930 m 。

二、枢纽任务：发电为主。

三、总装机容量：P总=3000MW 保证出力：400MW四、水轮机工作水头最大水头Hmax=150m 平均水头Hav=130m设计水头Hr=120m 最小水头Hmin=110m任务与要求一、水轮机部分1.水轮机型号选择。

2.应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。

3.通过初步分析比较淘汰明显不合理的方案，保留两个较好方案精选。

4.精选过程进行两个方案的动能经济比较。

绘制运行特性曲线，进行机电设备的投资估算及土建工程比较5.确定最佳方案。

并对其进行如下计算：⑴水轮机飞逸转速；⑵轴向力；⑶导叶高程，导叶最大及最优开度；⑷蜗壳水力计算及单线图；⑸尾水管型式选择及单线图和主要剖面图的绘制；⑹对水轮机结构的特殊要求。

二、绘制水轮机的运转综合特性曲线；对发电机的型号进行选择；三、进行蜗壳，尾水管的水力计算；四、利用DASP软件对机组的振动特性进行分析。

五、计算书和说明书⒈分别编写设计计算书和设计说明书各一分。

⒉计算书要求计算准确，层次清晰，公式和系数选择要求正确合理并标明依据。

⒊说明书要论证充分正确，结论清楚。

书写字迹工整。

，⒋图纸要符合标准，要求选择一张用计算机绘制。

⒌说明书附英文标题与摘要。

目录任务书 (1)设计原始资料 (1)任务与要求 (1)目录 (2)摘要 (4)第一部分水轮机选型设计及装机初选方案的拟定 (6)绪论 (6)第一节水轮机 (6)第一章初选方案的拟定 (7)1.1机组型式的确定 (7)1.2机组台数确定 (7)1.3初选方案的选定 (7)1.4精选方案的确定 (8)1.4.1 方案Ⅰ的选择计算 (8)1.4.2 方案II的选择计算 (10)1.4.3方案III基本参数的确定 (12)1.4.4初选方案的分析及精选方案的确定 (13)第二章精选方案的比较 (14)2.1 运转综合特性曲线的计算与绘制 (14)2.1.1 等效率曲线的绘制 (14)2.1.2等吸出高度线的计算与绘制 (19)2.2 投资估算 (21)2.2.1 机电设备计算比较 (21)2.2.2 动能经济比较 (23)2.2.3 土建工程比较 (23)2.2.4 最优方案的确定及相关参数的确定 (23)2.2.5 最优方案的其他参数的确定。

水电站水轮机选型设计

主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。

系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。

关键词：水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。

水轮机选型设计

第一部分设计原始资料一、电站地理位置：位于华北地区。

电站所在地海拔高程约850m 。

二、枢纽任务：发电为主。

三、主要参数1、总装机容量30万千瓦保证出力9.99万千瓦2、水轮机工作水头最大水头 m a x 81H m = 平均水头 69.5av H m =设计水头 73r H m = 最小水头 m i n 58H m =第二部分任务与要求一、水轮机部分1、水轮机型号选择。

2、应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。

3、通过初步分析比较淘汰明显不合理的方案，保留两个较好方案精选。

4、精选过程进行两个方案的动能经济比较。

绘制运行特性曲线，进行机电设备投资的投资估算及土建工程比较。

5、确定最佳方案。

并对其进行如下计算。

（1）水轮机飞逸转速；（2）轴向力；（3）导叶高程，导叶最大及最优开度；（4）蜗壳水力计算及单线图；（5）尾水管型式选择及单线图和主要剖面图的绘制；（6）对水轮机结构的特殊要求。

二、绘制水轮机的运转综合特性曲线。

三、进行蜗壳，尾水管的水力计算。

四、油系统（1）确定油系统的服务对象，油系统类型。

绘制油系统图。

绝缘油和透平油分别绘制。

（2）计算最大充油设备、充油量及全厂总充油量。

（3）计算选择贮油设备，净油设备，输油设备及管道直径。

（4）列设备明细表。

五、技术供水系统（1）设计该水电站技术供水系统六、计算书和说明书1、分别编写设计计算书和设计说明书各一份。

2、计算书要求计算准确，层次清晰，公式和系数选择要求正确合理并表明依据。

3、说明书要论证充分正确，结论清楚。

书写字迹工整。

4、图纸要符合标准，要求选择一张用计算机绘制。

5、说明书附英文标题与摘要。

摘要本设计着重阐述了水轮机型号的选择，水力机组辅助设备中油系统、技术供水系统的设计过程。

第一部分是通过已知所给水电站的数据，拟定水轮机的初选方案，经过比较，确定两个精选方案，绘制它们的运转综合特性曲线图，并进行机电设备的投资估算及土建工程比较，最后确定最佳方案。

水电站水利机械及厂房的初步设计毕业设计计算书

水电站水力机械及厂房部分的初步设计
摘要
本设计为水电站初步设计，主要包括水轮机选型设计、调速系统、水力机组辅助设备及主厂房布置等四部分的设计内容。水轮机选型设计部分：依据原始资料初步确定机组的台数和机型，从而形成了四种设计方案，然后对四种方案的技术参数进行计算和比较，精选出两种方案作为备选方案；同过绘制两个方案的综合运转特性曲线和等吸出高度线，进行比较后确定一个方案作为设计的最终方案，然后，算出所确定方案的蜗壳和尾水管参数调速系统部分：根据发电机负荷的增、减，调节进入水轮机的流量，使水轮机的出力与外界的负荷相适应，让转速保持在额定值，从而保持频率（f=50Hz）不变或在允许范围内变动。自动或手动启动、停止机组和事故停机。当机组并列运行时，自动地分配各机组之间的负荷.
关键词：水轮机;水力机组辅助设备;调节保证计算;蜗壳尾水管
水电站水力机械及厂房部分的初步设计
HYDRAULIC
MACHINERY AND HYDROPOWER
PLANTPART OF THE PRELIMINARY DESIGN
Abstract
The graduation bear SJ station hydraulic machinery and plant parts of the prelimi nary design. According to the existing raw materials and some countries national design accord ing to the design, the main contents are: hydropower unit capacity choice and compar e the various options for turbine model selection, scroll determine the size of the tail pipe to determine the size, speed and the butterfly model selection, determine the size powerhouse, tailrace channel layout, form selection, the amount of excavation, etc., a nd draw upon request and the corresponding cross-sectional view floorplan. SJ province in central China power plant on a river basin hydropower station, loc ated in the county 12 kilometers upstream of the dam site area in excellent condition, two more slope stability, power station after the completion of the province's central region will supply baseload and part of the shoulder peak load , is also considering p hasing. The power plant design head of 57 m, unit capacity 150000kW, a total of three units with a total installed capacity of 450000kW. Key words: plant. hydropower ，hydropower installed capacity, generator, turbin-e, governor,

水轮机地选型计算

一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22)目录水轮机的选型计算一、水轮机选型计算的依据及其基本要求1水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据：1）装机容量、装机台数、单机额定出力Nr、最大出力Nmax和负荷性质；2）水电站的设计水头Hr，最大水头Hmax，最小水头Hmin，加权平均水头Hcp；3）水电站上下游水位与流量关系曲线，水头、流量过程线或保证率曲线，引水管损失等；4）水电站的泥沙资料（含沙量、泥沙类别、特性等），水质资料（水温、化学成分、PH值、硬度、含气量等）；5）水电站厂房形式，引水方式和引水管长度、直径；机组安装高程及允许吸出高度Hs＇；6）制造厂与水电站间的运输条件、水电站的安装条件（允许最大挖深值等）。

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。

轴流式水轮机选型计算

β
S
m2
X
m
R
m
V
m/s
Q
m3/s
IEC497 Latitude φ degrees Height z in meters above mean sea level Acceleration g due to gravity
φ
度
Z
m
g
m/s2
60 4000
参考/计算值
5.00 4.420
效率说明
发电机参数额定无功功率 Kvar 飞逸转速 r/min 额定功率因数绝缘等级额定励磁电压 V 额定励磁电流 A
调速器参数
工作电源 V
操作电源 V 阀门参数
操作方式
2.0 2.1 4.0 70.0 60.0 167.7 2.0 4.7 193.5 174.1 8.8 159.9 4.8 195.1 216.8 176.8 4.5 167.6 150.8
根据水头计算，
根据流量计算
1、发电机转速，2、水轮机转速
ηm-Δη
ηf*ηt
9.81H*Q*ηt
ZZ
比转速、A系列、D系列等
卧轴W、立轴L
金属J、混凝土H、明槽M、压力明槽MY
水轮机参数计算
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
0.7
4.0----6.0
0.4-0.6
0.4---0.6
V
ZZT03-LH-100
0.85
1.15
1.3
0.348
r/min
330
0.7
s
4
0.7
0.6
15

水轮机选型

水轮机型号选择根据已知的水能参数初选水轮机型号最大工作水头：H max=Z上max-Z 下min-△h=609.86-573.12-1.732=35 m 最小工作水头：H min=Z 上min-Z 下max-△h=607.78-574.27-1.732=31.77m平均水头：1 1H a= (H max+H min)= X (35.85+31.35)=33.4 m2 2查水电站机电设备手册根据我国小型反击式水轮机适应范围参考表初选水轮机型号。

初选水轮机型号：HL240-LJ-140水轮机类型混流式转轮型号HL240最大水头35m最小水头31.77m设计水头33m出力3400kw校核机组的稳定性水轮机主要参数的计算：HL240-LJ-140型水轮机方案主要参数的计算转轮直径计算Nr=3400/0.95=3368.42kw Hr=33.4mD i=,——Nr—（1-3）.9.81Q i Hr 2M式中：Nr-为水轮机的额定出力（kw）D 1 -为水轮机的转轮直径（mn M-为水轮机的效率Hr-为设计水头（m）Q 1'--为水轮机的单位流量（m/s）由水力机械课本附表1中查得Q'=12.4 L/s=1.24m3/s,同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况下的效率 n 沪90.4%,由此可初步假定水轮机在该工况的效率为92.0%将 Nr=3400kw, Q i '=1.24 m 3/s, Hr=33.4m,n M =92%#3368.429.81 1.24 33.4320.92选择与之接近而偏大的标准直径 D=1.40m 效率的修正值计算由水力机械课本附表1查得水轮机模型在最优工况下的效率型转轮直径Di M =0.46m,则原型水轮机的最高效率n max ，即：式中:n max --为原型水轮机的最高效率n Mma --为水轮机模型在最优工况下的效率D 1M --为模型转轮直径 (m D 1 --为原型转轮直径(m将 n Mma =91.0% , Di M =0.46m, D 1=1.4m 带入得:n Mma =1- ( 1- n max ) 5 nD 1=92.8%考虑到制造工艺水平的情况取 & 1=1%由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似，故认为& 2=0,则效率修正值△ n 为：△ n = n ma - n Mmax - £ 1式中：△ n --为效率修正值n max --为原型水轮机的最咼效率 n Mma --为水轮机模型在最优工况下的效率将 n max=0.928, n Mmax=0.91 £ 1= 0.01 带入上式得:= 1.12mn Mma =89.6%,模n ma =1- (1-4)D 1M =1- (1-0.91 )0.46 1.4(1- n Mma )D 1 MD 1△ n = n max-n Max- & 1=0.928-0・91-0.01=0・008由此求得水轮机在限制工况的效率为：n =n M +^ n =0.904+0.008=0.912 （与原来假定的数值相近）转速的计算n 。

水轮机选型设计计算书

第一章水轮机的选型设计第一节水轮机型号选定一．水轮机型式的选择根据原始资料，该水电站的水头范围为，查[《水电站机电设计手册—水力机械》表1-4]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；、（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；因此，选择混流式水轮机。

二．比转速的选择水轮机的设计水头估算为m H H p r 8.695.7395.095.0≈⨯==适合此水头范围的有HL260/D74和HL240/D41.[根据本电站水头变化范围(H=64-85m)查《水电站机电设计手册—水力机械》表1-4]三．单机容量台数单机容量（万千瓦） 216 332/3 48 5第二节原型水轮机主要参数的选择根据电站建成后,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。

首先进行HL260/D74水轮机的选择一．二台1、计算转轮直径水轮机额定出力：kw N P G Gr 3.16326598.010164=⨯==η 上式中： G η-----发电机效率,取G 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 =s,对应的模型效率ηm =894%，暂取效率修正值 Δη=，η=+=。

模型最高效率为924%。

)(98.4924.08.69247.181.93.16326581.95.15.1111m H Q P D r r =⨯⨯⨯==η 按我国规定的转轮直径系列（见《水轮机》课本），计算值处于标准值和5m 之间，且接近5m ，暂取D 1=。

2、计算原型水轮机的效率955.00.535.0)924.01(1)1(155110max =--=--=D D M M ηη 3、Δη=ηmax -ηM0=同步转速的选择min /5.13555.73791110r D H n n p=⨯== 此值介于125r/min 和 r/min 之间，且接近min ，所以取n=min 。

水轮机选型计算..

水轮机型式
相应水头下的机组保证功率范围 / %
混流式
45~100
定桨式
75~100
转桨式
35~100
冲击式
25~100
对于混流式水轮机，如在保证运行范围内出现强振，应采取相应措施或避振运行。高负荷短时运行范围 100h，低负荷短时运行范围 500h。
③导叶漏水量：不应大于水轮机额定流量的3‰,圆锥式导叶漏水量不应大于额定流量4‰。冲击式水轮机全关时不应漏水
定桨式
D
3~70
用于功率及水头变幅不大的电站
调桨式
T
3~70
介于定桨与调桨之间
斜流式 Deriax
X
转桨式
Z
40~200
用于水头变幅大的电站,
但工艺较复杂,技术要求高
定桨式
D
贯流式 Bulb
G
转桨式
Z
2~25
用于低水头电站和潮汐电站
定桨式
D
冲
击
式
水斗式Pelton
CJ
300~1700
用于负荷变化大而水头变化不大的电站
21
142.9
171.5
44
68.2
81.8
7
428.6
514.3
22
136.4
163.7
48
62.5
75.0
8
375.0
450.0
24
125.0
150.0
50
60.0
72.0
9
333.3
400.0
26
115.4
138.5
52
57.7
69.2
10
300.0
360.0

水轮机选型设计计算书 原稿

水电站课程设计之水轮机选型设计

水电站水轮机选型设计1

第二节 水轮机选型设计

选型及结构设计

水轮机计算部分

水轮机选型设计

水轮机选型设计计算书 原稿

第六章 水轮机的选型设计

水轮机选型设计

水轮机选型设计及振动分析

水电站水轮机选型设计

水轮机选型设计

水电站水利机械及厂房的初步设计毕业设计计算书

水轮机地选型计算

水轮机课程设计报告书

轴流式水轮机选型计算

水轮机选型

水轮机选型设计计算书

水轮机选型计算..

水轮机选型设计计算书原稿

第二节水轮机选型设计

水轮机选型设计计算书原稿

第六章水轮机的选型设计