水电站的水轮机设计
蜀河水电站46MW灯泡贯流式水轮机设计
蜀河水电站46MW灯泡贯流式水轮机设计【摘要】蜀河水电站装设6台单机容量46mw的大型灯泡贯流式水轮发电机组，该机组是目前国内自主设计的水头最高的贯流式机组，其中4台机组由东方电机有限公司设计、制造。
本文介绍了东方电机研制的蜀河水轮机的基本参数和结构特点。
【关键词】蜀河水电站灯泡贯流式机组结构设计1 引言蜀河水电站工程位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，距旬阳县城51km，是以发电为主，兼有航运等综合利用效益的大型水电站。
电站正常蓄水位217.3m，相应水库库容为1.76亿m3。
电站为溢流式厂房结构，枢纽建筑物由左右副坝、垂直升船机坝段、泄洪闸、电站厂房坝段等组成。
电站设计水头为19.6m，设计运行水头范围为10.5m～26.3m。
电站装设6台46mw大型灯泡贯流式机组，总装机容量为276mw。
电站年平均发电量为9.53亿kw.h，年利用小时数为3530h。
2 水轮机基本参数水轮机型号：gz（650）-wp-545水轮机转轮直径：5.45m转轮叶片数：5水轮机额定出力：47mw最大水头：26.3m额定水头：19.6m最小水头：10.5m额定转速：125r/min额定流量：261m3/s飞逸转速：协联工况295r/min非协联工况385r/min最大轴向水推力不大于（正/反向）5750kn机组旋转方向从上游向下游方向看：顺时针旋转3 水轮机结构设计特点3.1 转轮装配蜀河水轮机转轮型号为gz（650），5叶片，转轮直径φ5450mm，主要由转轮体、叶片、叶片轴、转臂、连杆、接力器缸、接力器缸盖、活塞、活塞杆、泄水锥等组成。
转轮体为铸钢结构，过流面堆焊不锈钢。
叶片材料为铸钢06cr13ni4mo，叶片外缘背面侧设有抗空蚀裙边，叶片与转臂之间采用销子传递扭矩，销孔采用叶片、叶片轴及转臂三件同铰方式，确保装配精度。
叶片密封采用双向多层“v”型密封结构，可有效确保轮毂腔内的油与外部的水之间的双向密封效果，并可在不拆卸叶片的情况下更换密封件。
喜河水电站水轮机结构设计
３ １ ３ 机坑 里衬 ． ．
ｌ ３
坏 时能 自动报 警 。导 水机 构在 厂 内 已进 行 预装 和 操作试 验 ， 证 导 叶 最 大 可 能 开 口 保
为 ６３ ｍ， ２ ｍ 对应 的接 力 器行程 为 ９０ ｍ。 １ｍ
支持 盖 上 设 有 ４个 ￣ ５ 真 空 破 坏 ｂ ０ ２ 阀 。真空破 坏 阀为平 板 密封式 结构 。 ３ ３ 转 轮装 配 ．
转轮 型 号 为 Ｚ Ｄ ９ Ｚ ３ ４，名 义 直 径 为
机 坑里 衬 由钢 板 焊 接 而 成 ， 上 下 两 分
段， 每段 分 ８瓣 运 至工地 组 焊成 整体 ， 外壁
设有环 筋 和拉 筋 。 机 坑 里衬 的 一ｘ方 向设 有 进 人 门 ， 在 ＋ 的两 侧对 称 布置 有 ２个接 力器 坑衬 。 Ｙ
的性能参数 来看 ， 组满足各 项设 计 ｌ 机 生能指 标， 得到用户 的好 评 ０２机 预计 在 ２０ ＃ ０６年 ９ 月底发 电，３机预计 在 ２０ ０６年 ｌ ２月发 电。
３ １ 埋 入部 分 ．
３ １ １ 尾水 管 ．．
尾水管为弯肘形， 底板高程 ３６１ｍ。 ０． ８
环 和转轮 室 外 均设 有 足 够 的加 强筋 ， 调 可 整 其 圆度 和用 于 紧 固。 为 方 便 运 输 ， 础 基
环 和转 轮室 均 为 分 瓣 结 构 ， 地 把 合 成 整 工 圆 。基础 环 和转 轮 室 的过流 面 为不锈 钢板
层厚 度 不 小 于 ５ ｍｍ。转 轮 体 接 力 器 缸 作
３ １４ ．． 基 础环 和转 轮室 座环 下 面设 有 基 础 环 和 转 轮室 ， 础 基
Ｄ ：５０ ｍｍ，转 轮 由 ５个 叶 片 、转 轮 体 ８０ 和传 动机 构等组 成 ，转 轮体 材料 采用铸 钢
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！。
新疆拉斯特水电站水轮机选型设计
以看 出， 案的单位转速都在水轮机转轮高 效 两方
率区运行 ， 两方 案单位转速都符合水轮机选型要
求。
根据求 出的单位流 量和单位转速 ， 查水轮机 综合特性 曲线 ， 以得 出： 可 方案 一水轮 机效 率为 ９ ．％， 案二 水轮 机 效 率为 ９ ． ％。将 发 电 ２１ 方 ３３ 机效率 按 ９ ％计 算， 以计算 出方 案 一和方 案 ３ 可 二水轮机发 电机 实 际发 电能 力分 别 为 １ ６ ｋ ４ Ｗ ０
方案 一 ： 优单 位 转速 ｎｏ ８ ｒｍ ｎ ； 最 ｌ取 ３／ ｉｎ 模 ＂ 型水轮机转轮直径 ＤＭ ０ ３ １取 ．５ ｍ。
根据两方 案的单位转 速查 水轮 机综 合特性 曲线图， 照最大单 位转速 和最 小单位 转速 ， 对 可
方 案二 ： 最优单 位转速 ｎｏ ７ ｒｒｎ模 型 ｌ取 ５／ ｉ； ＂ ａ
摘
要： 本文以拉斯特水 电站水轮机选型为例， 通过对水轮 机转轮直径 Ｄ 转速 ｎ 吸 出高度 、 、
ｔ、 － 飞逸转速 ｎ－ Ｉ ｓ ｆ ， 飞逸 转速 ｎ 、 最大 效率 流量 Ｑ 等参数的确定 ， 出水轮机 的最优方案， 选 阐述
了水 轮 机 选 型 的最 简单 方法 。
关键词 ： 电站 ； 水 水轮机 ； 选型 １ 工程概况及参数选择 拉斯特水 电站为小型引水式水 电站， 电网 在 中所占 比重 不大 ， 担 基荷 运 行。根 据 水头 不 承 大、 流量小等特点 ， 中小型水轮机模 型转轮型 查＜
谱表》 厂家产品样本和有关资料， 、 有两种方案可
供选择 ， 方案一选择 ｔ Ｂ ０型水轮 机、 － ２ Ｉ Ｉ 方案 二选
择 Ｈ Ｄ ６ａ Ｌ ２ ０ 型水轮机 。
机容量 ３ ０ ｋ 年 发 电量 １ ３ ×１ Ｗ ・ ×１ ０ Ｗ， ０ ８ ０ｋ ５ 站设 计水 头 Ｈ ＝３ ．７ｍ， ｒ ３３９ 最大运行水头 Ｈ 均＝ ｎ
水轮发电机组中水轮机的选型设计
水轮发电机组中水轮机的选型设计摘要: 在水利水电系统中的建设过程, 怎样合理选择适用的水轮机组的类型对水轮机的性能是否优越十分重要。
因此应本着具体情况具体分析的原则设计相应的实践方案, 以提高其运行的灵活性。
本文着重阐述实践中应如何对水轮机组进行设计。
关键词: 水轮机组；特征；选型设计Abstract: In the water conservancy and hydropower system in the construction process, how to choose suitable hydraulic turbine type on turbine performance is superior is very important. It should be based on concrete analysis of the principles of design and the corresponding practices, in order to improve the operation flexibility. This paper focuses on the practice should be how to design of hydraulic turbine.Key words: turbine selection design; feature;0引言水轮机组的选型设计是水电站水力机械设计的重要组成部分。
发电机由水轮机驱动，它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活。
水轮机组选型设计不仅为以后的电气部分、水工部分设计打下基础，同时也会影响到电站的机电设备投资、厂房投资及发电效益等经济指标。
因此，水轮机组的选型设计必须做到科学、准确、合理、先进，满足技术性能和经济指标的要求。
1水轮机选型设计的任务及内容水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书水电站课程设计计算书一、设计任务本次课程设计的任务是设计一个水电站，要求该水电站能够充分利用水能资源，提高水力发电效率，同时满足经济性和环保性要求。
二、设计计算水轮机选择根据设计任务，我们需要选择适合的水轮机。
考虑到水头高度和流量等因素，我们选择了混流式水轮机。
水轮机的型号为HL200-LJ-250，额定功率为200MW，额定转速为250r/min。
水轮机效率计算水轮机的效率是衡量水力发电效率的重要指标。
根据所选水轮机的技术参数，我们可以计算出水轮机的效率。
具体计算公式如下：η = (输出功率 / 输入功率) × 100%其中，输出功率为水轮机产生的电能，输入功率为水轮机受到的水能。
根据所选水轮机的技术参数，输入功率为26393900 W，输出功率为20000000 W，因此水轮机的效率为：η = (20000000 / 26393900) × 100% = 75.78%3. 水头高度和流量计算水头高度和流量是影响水力发电效率的关键因素。
根据所选水轮机的技术参数，我们可以计算出水头高度和流量。
具体计算公式如下：水头高度 H = (输出功率 / 流量) × 9.81 m流量 Q = (输出功率 / 水头高度) × 1/效率根据计算结果，水头高度为31.5 m，流量为325 m³/s。
4. 水泵选择考虑到抽水蓄能电站的特点，我们需要选择适合的水泵。
根据水泵的技术参数，我们选择了离心式水泵，型号为150CDL-32-250，额定功率为150kW，额定转速为2950r/min。
水泵效率计算水泵的效率同样是衡量抽水蓄能电站效率的重要指标。
根据所选水泵的技术参数，我们可以计算出水泵的效率。
具体计算公式如下：η = (输出功率 / 输入功率) × 100%其中，输出功率为水泵产生的扬水量，输入功率为水泵受到的电能。
根据所选水泵的技术参数，输入功率为167440 W，输出功率为78669 W，因此水泵的效率为：η = (78669 / 167440) × 100% = 47.17%6. 蓄电池选择考虑到抽水蓄能电站的特点，我们需要选择适合的蓄电池。
YBS水电站水轮机选型设计
最低 尾水 位 ： 校核 洪水 位 ： 设计 尾水 位 ：
Ｚｗ ｘ ＝ ６ ． ０ ｍ 。 ｍａ ００ Ｏ
Ｚｗｄ ＝ ５ ． ２ Ｉ ９８ ６ ｎ。
最小 水头 ：
Ｈｍｉ ｎ＝２ ． 。 ７ １ｎ ｉ
年， 全社会用电量继续保持快速增长 ， 前三季度 ， 全社会用 电量 ２ ７９ 亿千瓦时， ０ ５ ．８ ７ 同比增长 １ ．０ ３７ ％。 ２ ０ 年前三季度全 国电力供需仍呈现供需 紧张形势， ０６ 国家 电网公 司经营区域累计拉 闸限电一万余次 ， 拉 闸 限电损失 电量 １４ ．１×１ 千 瓦时 。从 总体上 看 ， 三季 度全 国尖 峰 负荷 最 大 电力 缺 口在 １Ｘ１ 千 ０ 前 ０
量 为 ８ ０ ｋ ， 轮 机 型 号 为 Ｈ ２０ Ａ ４ ５０Ｗ 水 Ｌ ６ ／ ２ ４一Ｌ 一２０ Ｊ ０。
中图分 类号 ： Ｋ７ ０ ２ Ｔ ３ ．
文献标识码 ： Ａ
伴 随着 国 民经济 的飞速发 展 ， 国 的用 电量 也 在 与 日俱增 ， 现严 重 的 供需 不 平 衡 。据 统计 ２ ０ 我 出 ０６
Ｙ Ｓ水 电站基 本设 计参数 ： Ｂ 水 电站装 机容 量 ： 最 大水 头 ： 加权 平均 水头 ： 额定 水头 ： ｚ＝ １ ７ＭＷ。 Ｈ ｍａ ＝５ ． ｘ ３１ ｍ。 Ｈ ＝ ４ ． ｗ ５ ６ｍ。 Ｈ ｒ＝ ３ 。 ８Ｉ ｎ
电站 引用 流量 ：
Ｑ ｌ＝ ５ ｓ ｐ ４ｍ ／ 。
用 电需求 迫在 眉睫 ， 需大 兴水 电 ， 满足 我 国经济 发展 的需要 。 来
根据 全 国水力 资源 复查结 果 ， 国大陆水 力 资源 理论 蕴 藏 量 为 ６ ９ 。 Ｗ ， 发 电量 为 ６０ 我 ．４Ｘ１ ｋ 年 ０ ．８×
某水电站水轮机结构设计
３ 水 力 设 计 简 介
该机组 由 浙 江 富 春 江 水 电设 备 股 份 有 限 公 司 与 挪 威
道路与之相接 ， 交通较方便 。本工程为二 等大 （ ２ ） 型工程 ， 水库 具有 日调节性能 。该水电站的开发任务为发 电， 是西藏 中部 电 网的主力电源 。另外 ， 丰水期 将作 为羊湖 电站 的抽水 电源 ， 为 羊湖 电站提供抽水 电量 ； 枯 水期 向西藏 中部 电网送 电， 满 足西 藏 中部 电网负荷的需求 。电站 按“ 无人 值班 ” （ 少 人值 守） 原则
圈 的不 同段 分 别 施 压 。 液 压 系 统 由柱销 叶 片泵 Ｔ ６ Ｃ － ０ ０ ５ 供压， 额定 压力 １ ４ ＭＰ ａ ，
流量 １ ７ ． １ ｍＬ ／ ｒ ， 油 泵 电机 选 用 Ｙ１ ３ ２ ＭＩ 一 ６的 ４ ｋ Ｗ 电机 ； 溢 流
型， 较之传统工艺 ， ｅ ｎ ｘ ： 堡 量 坌 堑
某 水 电站 水轮 机 结 构 设 计
蒋 昭
（ 浙 江 富春江 水 电设 备 股份 有限公 司 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ １ ２ ）
摘
要： 介 绍 了水 电站 的基本情 况及 水轮 机 的基本性 能要 求 ， 对水力 设计 进行 了简 要分析 ， 重 点 阐述 了水 轮机结 构设 计 的特点 。
关键 词 ： 水 电站 ； 水 轮机 ； 结构设 计
１ 电站 概 况
本文介绍的水电站位 于西藏 自治区山南地 区加查县境 内 ， 是雅鲁藏布江干流上开发 的第一个 水电站 ， 共 装设 ６台单 机容 量８ ５ ＭＷ 的水轮发电机组 ， 其 中 ３台机组 由浙江 富春 江水 电
瓦屋山水电站水轮机设计
明 ， 组稳定 性很 好 。 机
２８ 顶 ． 盖
非 常好 ， 这种 密封无 需 密封 润滑冷 却水 ， 密 封件也 不存在 磨损 现象 ， 无需 维护 和更换 。 实践证 明 ， 种密封 适 应高 水头水 轮机 ， 这 尤
其转 速较高 的水 轮机 。 ２ ４ 主轴 检修 密封 ．
封 漏 水 排 至 集 水 井 。 密 封 面 直 径 １１ｍ ０ ５ ｍ。该套 密封 装置 结构 简单 紧凑 ， 可
保 证顶 盖 内基 本无 漏水 。密封 的性 能和使
接 形成 ， 第一 台蜗壳 在 厂 内整 体预装 ， 壳 蜗
按 照不 与混凝 土联 合受 力条 件下单 独 承受
内部 的最 大水 压力 进行 设计 。在 蜗壳适 当
与发 电机 主轴 的连 接 采用 螺栓 连 接 ， 子 销 传递 扭 矩 。 主 轴 内孔 装 有 主轴 中 心 补 气
阀， 以便保 证机 组 的稳 定运 行 。
２３ ． 主 轴 工作密 封
主轴 密封 采 用 无 接 触 金 属 密封 形 式 ，
空 心 固定 导 叶 ， 能排 除顶 盖 上 一 定 量 的渗
１为 水 轮 机 平 面 图。 图 ２为 水 轮 机 剖
面 图。
ｌ
２台 ， 机容 量 １０ Ｗ。设计 水 头 ２３ 设 单 ３Ｍ ５ ｍ， 计流量 ５ ．７ ／ ， 定转 速 ３ ３ ３／ ｉ。 ７ ７ ｍ。ｓ 额 ３ ． ｒｍ ｎ
图 １ 水 轮 机 平 面 图
来 稿 时 间 ：０ ８年 ６月 ２０
１ 引 言
Ｈ Ｄ ５ Ｂ—Ｌ 一 １ Ｌ ３８ Ｊ ３５水轮 机是我公 司为
Khadori(卡杜里)电站冲击式水轮机设计
关闭很快， 会使引水钢管压力急剧增高 ， 产生水锤 ， 该机 组 喷 针 的关 闭 时间应 整 定 为 ２ ｓ 而折 向器 ０。 为了满足水斗式水轮机喷嘴切换过程中轴承 则是当机组甩负荷时迅速改变射流方向， 防止机组 受 力 的大 小和方 向经常变 化 的工况 ， 本机采用 刚度 飞逸 ， 并在负荷突变时起一定的调节作用 ， 此时折
３ 水轮机设计
该型水轮机系立轴、 直流内控型、 油操作、 四喷
以达到水轮机的最佳效率 。 嘴冲击式水轮机 ，与之配套的设备有 ：进水球阀 换 ， 本机转轮采用下拆结构 ， 通过内置于主轴的提 Ｑ ３０ Ｆ ｏ 一ＷＸ～１０ 发 电机 Ｓ －１／８ ０、 ０、 Ｆ ２ ６３ ４ 调速器 １ Ｃ ＷＴ ／— ． 以及成套 自动化元件。 Ｊ ４１ ４ ０ 在整个操作机构中为确保机组的安全， 设置了
较好的筒式导轴承 ， 并且轴承的支架充分利用了埋 向器应迅速动作 ， 其动作时间应整定为 ≤２ 。 ｓ 喷针 人混凝土中的机壳上盖部分 ， 这样可大大提高轴承 接力器在失去压力油时 ， 喷针能在水力作用下 自 动 运行时的稳定性 。 轴瓦分两瓣 ， 工地在调整好轴承 关 闭 。 间隙后 ， 在轴瓦和机壳内支持盖打销定位 。 冷却器 ３ ３ 配水环 管 ． 采用散热性能极好的金属翅片式散热管 ， 以确保机 组 正常运 行 。 为确保机组在较低气温下安全运行， 配水环管 采用抗低温材料 １Ｍｎ Ｒ钢板制作 ， Ｄ ６ 环管采用单 面环绕的进水方式， 其进 口直径为， ｏ ｏ配水环管 １ｏ ， 在厂内分 ４ 段制造 ， 各段用法兰联接 ， 橡胶圆条密
四个折向器采用一个接力器联动操作 的控制方式， 它由调速器系统的可控压力油控制开启 ， 出于安全 原因， 向器靠无控制的常压油关 闭。 折 喷针接力器 及折向器接力器均设有行程位移传感器， 通过电信 号使喷针及折 向器协联动作， 确保机组稳定运行 。 喷嘴的运行个数 ，按照水轮机的负荷 自动切
水力发电中水轮机的结构设计与优化
水力发电中水轮机的结构设计与优化一、水力发电水力发电是指利用水流经过水轮机来转动发电机转子，将水流的动能转换成电能。
水力发电在可再生能源中占据重要地位，是一种比较成熟的发电技术，优点是不会排放污染物，具有环保、经济、可靠的特点。
二、水轮机的基本结构水轮机主要由转子、定子和水荫罩组成。
其中转子是水轮机的核心部件，由叶轮与轴组成。
当前常用的水轮机有垂直式轴流水轮机和水平式轴流水轮机两种，其中垂直式轴流水轮机的叶轮与轴的排列方向为垂直方向，可以由上往下进水。
水平式轴流水轮机的叶轮与轴的排列方向为水平方向，叶轮是连接在轴上的平面无限延伸的叶片。
三、水轮机的优化设计方法水轮机的设计一般包括流道和叶轮两个方面，其中流道的设计决定了水的流动状态，叶轮的设计则影响了水轮机的功率输出。
具体的优化设计方法包括几何形状优化、流场数值模拟与优化以及流体固耦合优化等。
1. 几何形状优化几何形状优化是指对水轮机进行形状方面的优化，主要包括叶轮叶片的几何形状和叶盘、轴的几何形状。
叶轮叶片的几何形状主要影响水轮机的效率和特性，可以通过对称分割、叶片弯曲或变形等方法来进行优化。
而叶盘和轴的几何形状则主要影响水轮机的结构强度和动平衡性能，可以通过降低叶盘和轴的重量和直径等来重新设计。
2. 流场数值模拟与优化流场数值模拟与优化是指通过计算水流场、压力场等物理量的数值方法来对水轮机进行优化。
该方法需要建立水轮机的数值水力学模型，通过CFD分析流场分布、压力分布等信息，有效地帮助优化叶轮和流道的设计。
同时，数值模拟还可以评估具体流量下水轮机的效率、压力损失和流量系数等重要性能参数。
3. 流体固耦合优化流体固耦合优化是指在同时考虑水轮机结构和水力学条件的情况下，对水轮机加以优化。
在该方法中，结构力学和水力学模型同时建立，然后通过计算得到水流与叶轮之间的相互作用以及叶轮与结构之间的相互作用，以优化水轮机的性能。
该方法需要重点考虑流固耦合问题，并且需要选取合适的工作流量来评估水轮机的性能指标。
关于宝石水电站水轮发电机设计分析
关于宝石水电站水轮发电机设计分析摘要：本文主要介绍了宝石水电站水轮发电机采用计算机监控系统、按“无人值班、少人值守”的控制设计进行分析探讨。
关键词：宝石水电站；水轮发电机；设计1 引言宝石水电站位于云南省金平县麻子河上，装机2台12.5MW冲击式水轮发电机组。
电站控制方式采用计算机监控系统、按“无人值班、少人值守”控制设计。
2主要技术参数2.1 发电机基本参数型号：SF12.5-14/3250 额定容量：12.5MW/15.625MVA最大功率：13.75MW 额定电压：6.3KW额定电流：1432A 额定功率因数：0.8（滞后）额定频率：50HZ 额定转速：428.6r/min飞逸转速：790r/min2.2 发电机主要技术数据飞轮力矩：130t.m2 最大起吊重量（转子）：49t冷却器工作水压：0.4MPa 冷却器最高进水温度：25℃润滑油牌号：L-TSA32 制动气压：0.7MPa定、转子绝缘等级：F级2.3 发电机电磁性能参教设计根据本发电机的容量和级数，其机座号可以选用2860，由于GD2要求太大难于达到，经过核算选用3250机座号，GD2能满足要求。
我公司曾为湖南白云电站制造了SFl8-14／3250水轮发电机，极数、机座号一致，所以定子冲片、磁极冲片能借用。
电磁性能参数如下：气隙磁密：0.7329T 最大齿磁密：1.43T轭磁密：1.31T 极身磁密：1.35T热负荷：2005 短路比：1.01直轴同步电抗：1.07 直轴瞬变电抗：0.33直轴超瞬变电抗：0.19 横轴同步电抗：0.72横轴瞬变同步电抗：0.72 横轴超瞬变同步电抗：0.19定子漏抗：0.13 零序电抗：0.07发电机效率：97.5% 额定励磁电流：547A额定励磁电压：143V3 发电机结构设计3.1 总体布置水轮发电机机组最具特色的是悬垂型、两支点结构，即发电机只设有上导轴承（无下导轴承），水轮机设有一个水导轴承。
大孤山水电站水轮机选型设计
水轮机的 值和 Ｋ值。 ２２２ 装 置空 化系数 的选择 ．．
肃南 裕 固族 自治县所 辖 ，距 张 掖市 约 ｌ２ ２ｌ ｌ ｏ ． Ｈ。工 【 程 主要 由首 部枢 纽 、引水 发 电洞 、调 压井 、电站 厂 房及 开关站 等建 筑物 组成 。 １１ 电站 基本 参数 ． 电站形 式 ： 有 压引水 式
１ ）电站最高水 头与 额定水 头之 比为 １１３ ．７ ，水 头变 幅较大 、运 行范 围宽 。 ２ 电站 泥 沙较 多 ，汛 期含 沙 量 大 ，且 电站 地 ） 区海 拔 高 度 达 ２００ｍ，对 抗 泥 沙 磨 损 和 空 化 要 ６ 求高 。
小 于 该粒 径
１ ． ２ ． ３ ５ ４． ７ ３ ８ １ ９ ． １ ｏ ７ ８ ３ ２ ８． ５ １ ２． ９． ８１ ｏ
的沙 重 （ ） ％
・
２２ ・
小水电 ２０年第６ （ ｌ 期） ０ ８ 期 总第 ４ ４ 速和增加转轮直径来达到 ，经过综合 比较论证 ，兼 顾大、小机汛期和枯水期的发电要求 ，我们认为大 孤 山水 电站 水 轮 机 合 理 的 大 小 机 转 速 分 别 为 ３ｏｒ 和４８６ｒ ；额定水头时的比转速 ：大 ０ ｎ ２ ． ／ ／ ｍ 小机 分别 为 ｎ ＝２２ｍ・ｗ和 凡 ＝２４ｍ・ｗ，其 比 ３ ｋ ３ ｋ
Ｃ２ ： Ｄ值
１２ 环 境条件 ．
大机 ＞５ ｌ ， ５Ｏ ・ 小机 ＞５ ｔ ２ ｌ ・ ０ ｍ
中性 水质 ２４ｋ ３ 含沙 量 ：
天然河道实测最大含沙量：
地震 烈度 ： 电站地 区海拔高 度 ：
ｌ０ ｒ ４ ｎ ｋ ３
２Ｏ２ ． ｋ ｈ ２ ５亿 ｗ・ ３１ １ １ ｈ １５ｍ ／ ｏ ３ｓ ｌ ． ３ｓ ２３ｍ ／
土卡河水电站水轮机结构设计
飞逸 转速 （ 协联 工况 ） 非 机组旋 转 方 向 水轮机 安装 高程
轴 向水 推 力
俯 视顺 时针
３ ８． ｍ ２ ６８
７０ ７ ０ ｋＮ
５ ＭＷ， ５ 总装 机 容 量 １５ ６ ＭＷ。机 组从 ２０ ０４
《东方 电机） ０ ８年 第 ５期 ） ０ ２
造， 以增 加其 抗 空 蚀 和抗 磨 损 能 力 。转 轮
４ ３
种 工艺 方法 的优 点 是 转 轮 室 壁 厚 均 匀 ， 加
室 的不 锈钢 过 流 面 是 采 用模 压 成 形 的 这
图 ２ 水轮 机平 面图
水 轮机型号
额定 水头
Ｚ Ｄ ０ Ｚ ４ ９一Ｌ 一５ ０ Ｄ ８
２ ０ｍ ５．
括 尾水 管 、 座环 、 轮室 、 转 基础 环 、 机坑里 衬 和底 板 扶梯装 配等 。
来稿 时间：０ ８年 ３月 ２０
４ ２
《东方 电机｝ ０ ８年 第 ５期 ２０
图 １ Ｚ Ｄ０ Ｚ ４ ９一Ｌ 一５ ０水轮 机 剖 面 图 Ｄ ８
人门、 接力器坑衬孔 、 明灯孔等位置在工地 照
配割 。机坑里衬 的 一Ｘ方 向设有 进入 门 ， 在
个 ２ ５ 宽 的中墩 。 ．ｍ
３ １２ 座 ．． 环
座环 由座环 上环 、 下环 和 ｌ ５个 固定 导 叶焊接而 成 ， 具有 足够 的刚 度和强 度 ， 固定
＋ Ｙ的两侧对称布置有两个接力器坑衬。
如 图 ２所 示 。 ３ １ 埋入 部分 ．
预埋 部 分 和 埋 人 部 分 是 水 轮 机 的基 础 ， 承 受机组 的重量 和水 压力 ， 主要 的 要 是 过 流 部分 ， 直接 影 响机组 的安全 运行 、 水力
四川偏桥水电站76MW水轮机结构设计
导水机 构采 用 内调节 方 式 ， 由顶 盖 、 环 、 制 底 控 环 、 叶臂 及 可 调 连 杆 组 成 ， 机 导 叶 为 ３支 点 结 导 本 构 ， 叶 ２ 个 。导 叶分 布 圆为 ￣９ｏｒｎ与模 型 相 导 ４ ２４ ｉ， ａ 似 。导 叶材 质 Ｚ ０ＣｌＮ５ ｏ不 锈 钢 ， 计 中注 上 了一个 台 阶。
ｎｎ剪切力为 ｒ ３２ｋ／ ２ ｌ， ｌ ＝ ６ ｓ ｍ 。偏高， ｃ 所以采用 ｊ５ ６０ ７ ｌｎ ／ 是合 适 的 。 ｌ ｌ
本 机转 轮上冠 、 下环 、 叶片 为 Ｚ ０ Ｃ ｌＮ ５ ｏ Ｇ ０ ｒ６ ｉＭ 不
锈钢 材料 。为提高 叶 片的抗磨 蚀能 力 ， 叶片采 用 Ｖ Ｄ精炼 ， Ｏ 经数控加工成型 ， 保证了型线 的精确 ， 并
了其 抗 汽蚀 及泥 沙 破 坏 能力 ， 时要 求 导 叶端 面 总 同 间 隙在 ０ １ ０ ４ｉｎ之 内 ， ． ～ ． ｌ ｎ 保证 导 水 机 构 关 闭 时 漏
水量 最小 。
重视 ， 在满足合 同安全可靠 、 稳定运行等要求 的 同 时， 集设计制造的长期经验 ， 设计 中将以上问题为人 口， 采用了一些新结构 、 新工艺及新措施。
３ １ 转 动部分 ．
足了强度和刚度 的要求也节约了材料 。底环为铸焊 结构 ， 采取 了和下止漏环合二为一的结构。这样减
少了加工误差也提高了安装精度 ， 实际证明这是可 行 的 ， 过 流 表 面 同样 铺 焊 ０ ｒ Ｎ５ ｏ不 锈 钢 板 。 其 Ｃｌ ｉＭ ３
云南水力发 电
７ ０ Ⅵ Ｉ ＮＡＮ Ａ ＥＲ Ｐ Ｗ Ｔ Ｉ Ｒ
第２ ８卷 第２ 期
四 川偏 桥 水 电站 ７ ６ＭＷ 水 轮 机 结 构 设 计
毕业设计水电站的水轮机设计概要
1 前言 (4)2水电站的水轮机选型设计… ……… ………………………… 5 2.1 水轮机的选型设计概述…………………………………………… 5 2.2 水轮机选型的任务………………………………………………… 6 2.3水轮机选型的原则……………………………………………… 6 2.4水轮机选型设计的条件及主要参数……………………………… 7 2.5 确定电站装机台数及单机功率…………………………………… 7 2.6 选择机组类型及模型转轮型号…………………………………… 8 2.7 初选设计(额定工况点………………………………………… 11 2.8 确定转轮直径1D ...... ...................................................... 12 2.9 确定额定转速n ............................................................ 12 2.10 效率及单位参数的修正 (13)2.11 核对所选择的真机转轮直径1D ....................................... 14 2.12 确定水轮机导叶的最大开度、最大可能开度、最优开度 (18)2.13 计算水轮机额定流量, v rq ... (19)2.14 确定水轮机允许吸出高度sH .......................................... 20 2.15 计算水轮机的飞逸转速 (25)2.16 计算轴向水推力ocP ...................................................... 25 2.17 估算水轮机的质量 (26)2.18 绘制水轮机运转综合特性曲线 (26)3 水轮机导水机构运动图的绘制............................................. 35 3.1导水机构的基本类型...................................................... 35 3.2 导水机构的作用............................................................ 36 3.3 导水机构结构设计的基本要求.......................................... 36 3.4 导水机构运动图绘制的目的 (37)4 水轮机金属蜗壳水力设计................................................... 41 4.1 蜗壳类型的选择 (41)4.2 金属蜗壳的水力设计计算 (41)5尾水管设计…………………………………………………………… 49 5.1 尾水管概述……………………………………………………49 5.2 尾水管的基本类型 (49)5.3 弯肘形尾水管中的水流运动 (49)6水轮机结构设计……………………………………………………… 50 6.1 概述…………………………………………………………………50 6.2 水轮机主轴的设计......................................................... 50 6.3 水轮机金属蜗壳的设计................................................ 51 6.4 水轮机转轮的设计......................................................... 52 6.5 导水机构设计............................................................... 55 6.6 水轮机导轴承结构设计 (58)6.7 水轮机的辅助装置 (61)7 金属蜗壳强度计算............................................. ...... 63 7.1 金属蜗壳受力分析......................................................... 63 7.2 蜗壳强度计算 (63)7.3 计算程序及结果 (66)8 结论 (71)水轮机是水电站的重要设备之一,它是靠自然界水能进行工作的动力机械与其他动力机械相比,它具有效率高、成本低、环境卫生等显著特点。
超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计
超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计首先，选型原理上，超高水头水电站常采用冲击式水轮机，其工作原理是通过水流的冲击力来驱动水轮机转动，将水能转化为机械能。
冲击式水轮机可分为两种类型：离心式和衝壓式。
离心式水轮机通常适用于较高的水头，其特点是水流进入转子后形成涡流，推动转子转动。
而衝壓式水轮机则适用于更高的水头，其特点是水流冲击转子，将转子推动起来。
其次，设计方面，超高水头水电站冲击式水轮机的设计需要考虑以下几个关键点：1.转速选择：由于水头高，通过冲击力驱动水轮机工作时，转速较高。
根据特性曲线，选择转速时需要考虑到转速与效率之间的关系。
2.转子结构设计：转子是水轮机的核心部件，需要采用合适的材料和结构设计来满足高速水流的冲击。
特别是转子叶片的设计需要考虑到叶片的强度、耐磨性和水力性能。
3.损失和效率优化：由于水头高，水轮机转动时会有较大的能量损失，因此需要通过优化设计减小损失，提高水轮机的效率。
这可以通过优化叶片形状、减小水流分离等方式来实现。
4.涡轮内部流场分析和优化：超高水头水轮机的涡轮内部流场复杂，需要通过流场分析和优化来改善流线和流速分布，减小损失和提高效率。
5.动态特性分析：超高水头水轮机工作时会受到较大的冲击力和水压力的影响，需要进行动态特性分析，保证水轮机在各种工况下的稳定工作。
总之，超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理和设计需要全面考虑水头高度、水轮机工作原理、机械强度和水力性能，通过合理的选型和设计来满足超高水头水电站的要求，提高水能的利用效率。
这需要工程师对水轮机的结构、流场和动态特性有深入的了解，并采用现代设计方法和工具进行分析和优化。
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目录1前言 (4)2水电站的水轮机选型设计 (5)2.1水轮机的选型设计概述 (5)2.2水轮机选型的任务 (6)2.3水轮机选型的原则 (6)2.4水轮机选型设计的条件及主要参数 (7)2.5确定电站装机台数及单机功率 (7)2.6选择机组类型及模型转轮型号 (8)2.7初选设计（额定）工况点 (11)2.8确定转轮直径D (12)12.9确定额定转速n (12)2.10效率及单位参数的修正 (13)2.11核对所选择的真机转轮直径D (14)12.12确定水轮机导叶的最大开度、最大可能开度、最优开度 (18)2.13计算水轮机额定流量q (19),v r2.14确定水轮机允许吸出高度H (20)s2.15计算水轮机的飞逸转速 (25)2.16计算轴向水推力P (25)oc2.17估算水轮机的质量 (26)2.18绘制水轮机运转综合特性曲线 (26)3水轮机导水机构运动图的绘制 (35)3.1导水机构的基本类型 (35)3.2导水机构的作用 (36)3.3导水机构结构设计的基本要求 (36)3.4导水机构运动图绘制的目的 (37)3.5导水机构运动图的绘制步骤 (37)4水轮机金属蜗壳水力设计 (41)4.1蜗壳类型的选择 (41)4.2金属蜗壳的水力设计计算 (41)5尾水管设计 (49)5.1尾水管概述 (49)5.2尾水管的基本类型 (49)5.3弯肘形尾水管中的水流运动 (49)6水轮机结构设计 (50)6.1概述 (50)6.2水轮机主轴的设计 (50)6.3水轮机金属蜗壳的设计 (51)6.4水轮机转轮的设计 (52)6.5导水机构设计 (55)6.6水轮机导轴承结构设计 (58)6.7水轮机的辅助装置 (61)7金属蜗壳强度计算 (63)7.1金属蜗壳受力分析 (63)7.2蜗壳强度计算 (63)7.3计算程序及结果 (66)8结论 (71)1 前言水轮机是水电站的重要设备之一，它是靠自然界水能进行工作的动力机械与其他动力机械相比，它具有效率高、成本低、环境卫生等显著特点。
另外，水轮机的好坏直接影响到水电站的能量转换效率，在水轮机生产制造前，我们必须首先根据给定电站的水力条件对水轮机进行选型设计、对其零件进行结构分析以及对部分零部件进行强度计算及校核等。
鉴于此，作为我们以后在水轮机制造厂或水电站工作的热能与动力工程专业的学生，也就必须熟练掌握水轮机的设计思想、设计方法以及设计步骤，所以在学习各种专业课程后开始本次毕业设计。
毕业设计是本科教学计划中最后一个综合性、创造性的教学实践环节，是对学生在校期间所学基础理论、专业知识和实践技能的全面总结，是对学生综合能力和素质的全面检验，也是教学、工程实践的重要结合点。
它主要是培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决本专业范围内的工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握水轮机设计的一般程序和方法，使学生在进行了工程实践能力的综合训练后，在今后的工作岗位上具有应用专业技术解决工程实际问题的能力。
本次毕业设计从水轮机的基本工作原理出发，系统地、较为全面地进行了水轮机的选型设计、水轮机的结构分析、水轮机部分零部件的强度计算及校核等。
设计分为六部分:第一部分：水轮机的选型设计；第二部分：导水机构运动图的绘制；第三部分：蜗壳的水力设计；第四部分：尾水管的设计；第五部分：蜗壳的强度计算；第六部分：绘制导叶加工图。
在设计过程中，着重阐述了水轮机选型设计的具体方法及方案选择、水轮机的结构设计两部分。
2水电站的水轮机选型设计2.1 水轮机的选型设计概述水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果直接关系到水电站的机组能否长期运行、投资的多少、经济效益的高低。
它是根据水电站设计部门提供的原始资料及参数，选择合理的水轮机型号和计算水轮机的各种性能参数。
一般情况下，先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初选若干个方案，然后进行技术经济比较，再根据水轮机的生产情况和制造水平，最后确定最佳的水轮机型号及尺寸。
2.2 水轮机选型的任务水轮机选型的主要任务如下： (1)确定电站装机台数及单机功率 (2)选择机组类型及模型转轮型号 (3)确定机组的装置方式(4)确定转轮直径、额定转速、飞逸转速(5)计算所有运行水头和功率下水轮机的效率和吸出高度值，绘制水轮机运转综合特性曲线。
(6)轴向水推力的计算(7)调节保证计算（本设计不要求） (8)辅助设备的选择(9)计算水轮机的外形尺寸，估算重量及其价格上述内容为水电站水轮机初步设计的一部分，水电站初步设计还包括水轮机的通流部件的设计、如蜗壳、座环、导水机构、尾水管等的初步计算及初步绘制水轮机剖面图等。
2.3 水轮机选型的原则水轮机选型设计计算是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果对水电站的投资、建设速度和发电量以及水电站的经济效益都有很大的影响。
水轮机的选型并不是简单地查阅产品目录，从现代水轮机的选型设计计算来看，它是一门系统工程学，要在电站水能资源综合利用、制造、运输、安装、土建电力用户、运行方式等诸多技术经济因素中寻求最佳方案。
水轮机选型设计的一般原则如下：①所选水轮机要具有较高的能量特性。
不仅要选择额定工况下max η较高的水轮机转轮型号，而且还要根据水轮机的工作特性曲线，即()f N η=及()f H η=曲线，选择平均效率η最高的水轮机型号，使水轮机在负荷和水头变化的情况下具有最高的平均运行效率。
②所选水轮机不仅要具有良好的空蚀性能，还要有较好的工作稳定性能，运行要灵活、平稳、安全和可靠。
③所选水轮机的尺寸应较小，结构要合理、先进，便于运输、安装、运行及检修。
④转轮选择比较时，应尽可能选用s n 较高的水轮机，这样转速较高，相应的机组尺寸就小，并且使所选的水轮机经常在最优区运行。
选择转轮参数时应该使11n 值稍高于110n ，而且11Q 值应接近于11max Q 值。
2.4水轮机选型设计的条件及主要参数水轮机的选型是根据水电站设计部门提供的原始资料和数据，选择合适的水轮机型号和计算水轮机的性能参数主要设计参数：总装机容量MW P PL 30=工作水头m H m H m H m H pj r 2.65,82.70,70,55.76min max ====引用流量s m q pl v /513,=，吸出高度为1.64m ，电站海拔高程m 908=∇该电站离负荷中心较远，有季节性调节水库，在系统中担任基荷。
2.5 确定电站装机台数及单机功率2.5.1 机组台数的选择对于一个确定了总装机容量的水电站，机组台数的多少直接影响到电厂的动能经济指标与运行的灵活性、可靠性，还影响到电厂建设的投资等。
因此，确定机组的台数时，必须考虑以下有关因素，并进行充分的技术经济论证。
(1)机组台数对工程建设费用的影响机组台数多少直接影响单机容量的大小，单机容量不同时，机组的单位千瓦造价不同，一般情况下，小机组的单位千瓦造价高于大机组。
一方面，小机组的单位千瓦金属消耗高于大机组；另外，单位重量的加工费也较大。
除主要机电设备外，机组台数的增加，要求增加配套设备的台数，主副厂房的平面尺寸也需增加，因此，在同样的装机容量下，水电站的土建工程及动力厂房成本也随机组数的增加而增加。
(2)机组台数对电厂运行维护的影响机组台数较少时，其优点是运行方式灵活，发生事故时对电站及所在系统的影响较小，检修也容易安排。
但台数较多时，运行人员增加，运行用的材料、消耗品增加，因而运行费用较高。
同时，较多的设备与较频繁的开停机会使整个电站的事故发生率上升。
(3)机组台数对设备制造、运输及安装的影响机组台数增加时，水轮机和发电机的单机容量减小，则机组的尺寸小，制造、运输及现场安装都较容易。
反之，台数减少则机组尺寸增大，机组的制造、运输和安装的难度也相应增大。
因此，最大单机容量的选择要考虑制造厂家的加工水平及设备的运输、安装条件。
此外，从发电机转子的机械强度方面考虑，发电机转子的直径必须限制在转子最大线速度的允许值之内，机组的最大容量有时也会因此受到限制。
(4)机组台数对电力系统的影响对于占电力系统容量比重较大的水电厂及大型机组，发生事故时对电力系统的影响较大，考虑到电力系统中备用容量的设置及电力系统的安全性，在确定台数时，单机容量不应大于系统的备用容量，即使在容量较小的电网中，单机容量也不宜超过系统容量的1/3。
(5)机组台数对电厂主接线的影响由于水电厂水轮发电机组常采用扩大单元主接线方式，故机组台数多采用偶数。
同时为了运行方式的机动灵活及保证机组检修时的厂用电可靠，一般都装两台以上机组。
以上与机组台数有关的因素，许多是相互关系又相互矛盾的，在选择时应针对主要因素，进行综合技术经济比较，选择出合理的机组台数。
综合本次的设计条件，所选的机组台数为两台。
即：Z=2。
2.5.2 确定机组的单机容量（功率）确定出电站的机组台数后，就可以求单机容量。
单机容量：Zp P pl g =30000pl pl P P KW =式中：—电站总装机容量,已知：；Z —电站的装机台数,Z=2。
计算得： 15000g P KW =。
2.6 选择机组类型及模型转轮型号根据水电站的实际情况正确的选择水轮机的型式是水轮机设计的一个重要环节。
虽然各类水轮机有明确的适用水头范围，但由于它们的适用范围存在着交叉水头段，因此，必须根据水电站的具体条件对可供选择的水轮机进行分析比较，才能选择出最合适的机型。
2.6.1 各类水轮机的适用范围大中型水轮机的类型及使用的水头范围如表2.1所示。
在进行水轮机选择时，若同一水头段有多种机型可供选择时，则需要认真分析各类水轮机的特性并进行技术经济比较以确定最适合机型。
不同类型的水轮机具有不同的使用范围与特点，根据本次设计的水头特征，可初步确定机型为HL 或者ZL 式。
两类水轮机的特点可概括如下:2.6.2 HL 和ZL 式水轮机各自的特点HL 式水轮机的特点是水流径向流入转轮，大致轴向流出。
转轮由叶片、上冠和下环组成，叶片数较多，强度高，比转速范围广，适用水头范围广，适用水头为30~700m ；结构简单，价格低，是目前使用最为广泛的一种水轮机。
ZL 式水轮机的特点是水流轴向流入转轮又轴向流出，从引水室来的水流在导叶与转轮之间的空间内已由径向转为轴向。
比转速较高，具有较大的过流能力，常应用在水头为3~80m 的水电站；ZZ 式可协联方式运行，在水头、负荷变化时可实现高效率运行。
在水头、负荷变化较小，或装机台数较多的电站，可以通过调整运行机组台数使水轮机在高效率区运行。
ZD 式水轮机结构简单，可靠性好，尤其在担负基荷的低水头电站较适用。
2.6.3 交界水头段HL 和ZL 式这两种水轮机型式的比较(1)ZZ 式水轮机适用水头与负荷变化较大的电站，能在较宽广的工况范围内稳定、高效率运行，平均效率高于HL 式水轮机；(2)在相同的水头下，ZL 式的比转速高于HL 式，有利于减小机组的尺寸；(3)ZL 式的空化系数大，约为同水头段HL 式的2倍，为保证空化性能需增加厂房的水下开挖量；(4)当尾水管较长时，ZL 式水轮机比HL 式水轮机易产生紧急关机的抬机现象； (5)ZL 式水轮机的轴向水推力系数约为HL 式的2~4倍，推力轴承载荷大。