(精选文档)水电站课程设计说明书

水电站课程设计说明书指导老师：简新平专业班级：水工专02班姓名：郑振林学号：083520115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.目录第一节设计题目及基本资料 (1)第二节机组台数与单机容量的选择 (1)第三节水轮机型 (2)第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (7)第五节蜗壳设计 (9)第六节尾水管设计 (11)第七节调速设备与油压装置的选择 (13)总结 (15)参考资料 (15)第一节设计题目及基本资料1.1课程设计的目的课程设计的目的，是培养学生运用本课程及相关课程基本理论和技术解决实际问题，进一步解决提高运算、绘图和使用技术资料的能力，通过具体工程实例设计提高设计观念和分析解决工程问题的能力。

1.2设计题目大江水电站水轮机选型设计1.3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 r=28.5m,电站总装机容量N=68000kw，尾水处海拔高程为24.0m，要求吸出高度Hs>-4m。

1.4设计内容水轮机是水电站中最主要的动力设备之一，它关系到水电站助工程投资、安全运行、动能指标及经济效益等重大问题，正确的进行水轮机选择是水电站设计中的主要任务之一。

本次设计的内容有：（1）确定机组台数和单机容量。

（2）确定水轮机的型号与装置方式。

（3）确定水轮机的转轮直径与转速。

（4）确定水轮机的吸出高度与安装高程。

（5）绘制水轮机运转特性曲线。

（6）确定蜗壳、尾水管的形式与尺寸。

（7）选择调速器与油压装置。

第二节机组台数和单机容量的确定根据我国水电站运行实际证明，中小型水电站机组台数宜选用2~4台，但根据该水电站装机容量大小和制造厂供给机组的可能性确定，建议选择4台机组。

所以该水电站单机容量N 为17000kw 。

第三节 水轮机选型2.1初选机型根据该水电站的水头变化范围，在机组系列型谱表中查得合适的机型有HL240和ZZ440两种， HL240型水轮机的适应水头范围为25~45m ，ZZ440型水轮机的适应水头范围为20~36m ，而且在中小型水电站中轴流式水轮机和直径大于1.0的混流式水轮机一般采用立轴式机组。

所以现将这两种水轮机作为初选方案，分别计算出相关参数，并进行比较分析： 1 HL240型水轮机方案的主要参数选择a 转轮直径D 1的计算HL240型水轮机在限制工况下的单位流量Q′1M =1.24 m 3/s,效率η=91％ 由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q′1= Q′1M =1.24 m 3/s ，效率η=91％，上述Q′1，η和N r =17000/0.96=17708 kw ，H r =28.5 m24.381.91==ηr r rH QH N D选用与之接近而偏大的标称直径D 1=3.3 mb 转速n 的计算HL240水轮机在最优工况下单位转速n′10m =72 r/min ，初步假定n′10=n′10m ，代入式min /5.1161'10r D H n n av==选用与之接近而偏大的同步转速n=125 r/min 。

c 出力校核当D 1=3.3m ，H r =28.5m ，n=125 r/min ，n 1’=77.27 r/min 时在n′1=77.27 r/min ，Q′1 =1.24 m 3/s 时，从水轮机HL240型模型转轮综合特性曲线上得M η=0.902，所以水轮机的效率为ηηη∆+=M =0.902+0.008=0.91 水轮机出力N=9.81 Q′1D 21H rHrη=9.81×1.24×3.3×3.3×28.5×5.28×0.91=18341kw若选用D 1=3m 时，水轮机出力不能达到额定出力，故选用3.3m ，并有出力裕量1341kw 。

d 检查运行区域的效率当H max =35.87m 时，min /874.6887.353.3125max1'min 1r H nD n =⨯==当H min =24.72m 时，min /966.8272.243.3125min1'1r H nD n man =⨯==正好在最高效率区，可见附图。

e 吸出高度的计算由水轮机的设计工况参数，n ’1r =72 r/min ，Q ’1max =1.24m 3/s 。

在水轮机HL240模型特性曲线上查得相应的气蚀系数σ=0.2，并在《水电站》P 49H r ～Δσ曲线上查得Δσ=0.042，由此可求出水轮机的吸出高度为m m Hr H s 4076.35.28)042.02.0(9002410)(90010->=⨯+--=∆+-∇-=σσ2 ZZ440型水轮机方案的主要参数选择 a 转轮直径D 1的计算ZZ440型水轮机在限制工况下的单位流量Q′1M =1.650 m 3/s ,最优工况的n′10=115 r/min根据本水电站的具体条件Hs>-4m ，则允许的气蚀系数值为σ=-∇--Hrs 900H 10Δσ=5.2890024410-+-0.042=0.490-0.042=0.448 式中Δσ值由Hr=28.5查图3-9得 当计算工况点σ=0.448，n′10 =115r/min 时在ZZ440模型综合特性曲线上选取Q′1= 1.2 m 3/sM η=0.864,则水轮机效率假定值η=0.885 当N=17708kw ，Hr=28.5m时，水轮机转轮直径为D 1=ηHr Hr Q N'81.9=3.24m故选用标准转轮直径D 1=3.3mb 效率修正值的计算由表4-4续表知，ZZ440型轴流转桨式水轮机D 1M =0.46m,H m =3.5m 则在不同叶片转角时的最大效率为ηmax =1-(1-ηMmax )(0.3+0.7511D m D 10HHm )=1-(1-ηMmax)(0.3+0.753.346.0105.285.3)=0.36+0.64ηMmax取工艺质量的效率修正值为1%，则每个叶片转角效率修正的计算结果如下表表1 ZZ440型水轮机效率修正值计算表c 计算转速n叶片转角在最优工况（Φ=0°）时模型效率为最高，且由上表得ηMmax =0.888,ηmax =0.925则1max-M Maxηη=888.0925.0-1=2.1%<3%故单位转速不需修正，n ’1=n ’10=115 r/min1'10D H n n av ==3.35.28115=186 r/min采用与其接近的同步转速187.5 r/min ，磁极对数p=16 e 校核水轮机的额定出力当D 1=3.3m ，Hr=28.5m,n=187.5 r/min,则n 1’=rH nD 1=5.283.35.187⨯=115.9 r/minn 1‘=115.9r/min ，σ=0.449在模型综合特性曲线上差的计算点的Q′1=1.2m 3/s ，叶片转角Φ=+8°，m ax M Φη=0.863，其效率修正值η∆有内插法得2.03%，则原型水轮机计算点的效率为η=m ax M Φη+η∆=0.863+0.0203=0.883将上述各值代入下式得N=9.81 Q′1H r Hr D 1’η=9.81×1.2×28.53/2×3.32×0.883=17223kw 水轮机出力接近额定出力，基本满足要求。

f 检验运行区域的效率因单位转速不进行修正，所以n′1=n′1m当H max =35.87m 时，min /3.10387.353.35.187max1'min 1r H nD n =⨯==当H min =24.72m 时，min /4.12472.243.35.187min1'1r H nD n man =⨯==与Q′1=1.2m 3/s 组成的四边形在ZZ440模型转轮综合特性曲线高效率曲的偏右方（见附图），则说明转速选择偏高。