轴流式水轮机毕业设计
轴流式水轮机转轮室设计方案分析
钢板 作 为毛坯 件 ； ② 将 毛坯 件 按 照 图 ２尺 寸卷 成 圆锥 状 ； ③与上 、 下直线段钢板分别拼焊 ， 组合成整体 ； ④ 分 析 尺
图 １ 转 轮 室 流 线 图
寸， 定义加工基准和尺寸关联情况 ， 数控编程 ， 加 工 成 成
品。
２ 设 计 方 案 的 提 出
别焊接各段 ， 组成 整体 ； ⑤ 分析 尺寸 ， 数控编 程 ， 加 工 成
型。
行， 即 将 外壁 划分 成 两段 ， 分 别 与 半 径 为 Ｒ何 Ｒ１的 圆弧
平 行 。 如 图 ２、 图 ３所 示 。 ３ 方 案 的 分 析 与 对 比
由 上 述 生 产 流 程 的 对 比可 知 ：
（ ２ ） 在 方 案 ２的 设 计 中 ， 如 图 ３所 示 ， 根 据 外 壁 与 流 线平 行 的 特点 则 原来 的 ｈ ２段需 要 划 分成 两 个部 分 （ 即外
壁 分别 与 Ｒ和 Ｒ１平行 ） 。具 体 生 产 流程 为 ：① 将 中环 按 照 弧状 的不 同 ， 划 分成 Ｒ和 Ｒ１两 段 ； ② 选用 两 段标 准 规
中ｈ １处 ） ； 内、 外切 圆 弧段 （ 即 ｈ ２处 ） ； 斜线段（ 即 ｈ ３处 ） 。
②距 离 中心 线对 应 的尺 寸 分别 为 ： Ｄ１ 、 Ｒ、 Ｄ ２、 Ｄ ３ ，分别 定
义 成上 、 中、 下 环三 个 部分 。
中 ／ 中 环段 】
｛ Ｉ
图 ３ 方 案 ２设 计
（ ２ ） 生 产 流程 对 比。方 案 １而言 ， 生 （ 下转 第 ２ １页 ）
关 键词 ： 转 轮 室 流 道 型 线 设 计 方 案
转 轮室 是 轴 流式水 轮机 的 流道 部件 之 一 。 其 功能 是 确
轴流式水轮机叶片优化设计
轴流式水轮机叶片优化设计学科名称：水利水电工程论文作者：刘虎签名：指导老师：罗兴锜（教授）签名：郑小波（讲师）签名：答辩日期：摘要随着计算流体力学的迅速发展，设计技术的不断进步，对水力机械的综合性能提出了越来越高的要求，传统的设计方法已满足不了发展的需要，优化设计和三维反问题计算也愈来愈受到重视，逐渐成为主流的转轮设计方法。
因此，对遗传算法和三维反问题设计方法进行结合具有很高的实用价值。
本文提出了一种结合准三维反问题计算与遗传算法优化的轴流式水轮机转轮优化设计方法。
即在对轴流式水轮机转轮叶片进行准三维反问题设计的基础上，以平面叶栅表面边界层中的流动损失最小和翼型气蚀系数最低为目标的小生境遗传算法进一步对转轮叶片进行优化以得到更为理想的转轮叶片。
通过对传统方法和本文采用的小生境优化算法结果的对比，由于此方法结合了准三维反问题方法对有厚度叶片计算的准确性，以及小生境遗传算法对解决多目标优化问题全局搜索的准确性，所以能得到比传统方法更为理想的转轮叶片。
本文的工作主要包括两方面：首先应用准三维反问题方法设计初始叶片，之后在得到的初始叶片上取出六个等距圆柱断面，其次对各断面进行小生境遗传算法优化设计，再对优化后的断面在CAD软件中造型得到新的优化后的叶片，从而达到叶片优化设计的目的。
这两部分的工作都是应用FORTRAN语言编程实现的。
最后利用CFD软件对初始叶片和优化后的叶片进行流场分析与对比。
本文将该方法应用于ZZ440叶片的优化设计，经过对比优化前后的叶片的性能，最后的计算结果体现了本文应用小生境遗传算法的有效性。
关键词：准三维设计，小生境遗传算法，多目标优化，轴流式水轮机，叶片本研究得到国家自然科学基金项目(90410019/50379044)；教育部高等学校博士学科点专项基金项目(20040700009)和陕西省教育厅专项科研计划项目(05JK264)的资助。
Optimal Design of Kaplan Turbine Runner BladeSpecialty: Hydro-electric engineeringCandidate: Liu Hu S ignature:Advisor: Luo xingqi professor Signature:Zheng xiaobo lecturer S ignature:Argument date:AbstractAlong with the development of hydrodynamic and hydraulic machine design methods, people require higher over all efficiency turbine. Incompetent traditional methods are gradually off the stage; new three dimensional inverse problem design methods are becoming more and more popular. In this dissertation we can see that the combination of the genetic algorithm and three-dimensional inverse problem design method will obtain better results.In this dissertation an optimal design method，based on genetic algorithm and semi-three-dimensional inverse problem design method，has been used to improve the design of a Kaplan turbine blade. This method is applied to the design of runner geometry，considering the interaction between runner blades and flow field. It also has the advantage of niche genetic algorithm in solving multi-objective problems. Hence， by using this optimal design method we can obtain better runner blade compare to traditional design method.We first used the semi-three-dimensional inverse problem design method to get initial blade, then used niche genetic algorithm to optimize the initial blade, thus got the optimized blade. This process was achieved by FORTRAN language and CAD software.This method has been used to optimize ZZ440 runner blade, the results showed that the runner’s cavitation and energy performance have been optimized, hence proved the effectiveness of this method.key words: quasi-three-dimensional design, niche genetic algorithm, multi-objective optimization, Kaplan turbine, bladeProject supported by the National Natural Science Foundation of China (90410019), Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (20040700009) and Specialized Research Plan in The Education Department of Shanxi Province of China (05JK264).目录1 绪论 (1)1.1论文的研究意义 (1)1.2轴流式水轮机转轮叶片设计方法的研究 (1)1.2.1 轴流式水轮机设计理论的发展过程 (1)1.2.2 轴流式水轮机转轮叶片传统设计方法 (2)1.2.2.1 升力法 (2)1.2.2.2 保角变换法 (2)1.2.3轴流式水轮机叶片现代设计方法 (3)1.2.3.1奇点分布法 (3)1.2.3.2 当量源法 (3)1.2.3.3 正反问题迭代法 (4)1.2.3.4三维设计方法 (4)1.3轴流式水轮机转轮叶片优化设计方法的研究 (5)1.3.1 优化设计方法的发展过程 (6)1.3.2 遗传算法特点简述 (6)1.3.3 遗传算法应用领域 (8)1.4本文的主要工作 (9)2 遗传算法概述 (10)2.1遗传算法的特点 (10)2.2遗传算法的原理和方法 (12)2.2.1遗传算法的基本原理 (12)2.2.2标准遗传算法的具体操作方法 (13)2.2.3标准遗传算法的改进 (15)2.2.3.1实数编码技术 (15)2.2.3.2排名选择机制 (16)2.2.3.3优选技术 (16)2.3多目标优化的基本概念和方法 (17)2.4本文所采用小生境遗传算法（NGA）的操作过程 (20)3 三维反问题遗传算法的优化模型 (22)3.1准三维反问题设计方法数学模型 (22)3.1.1平均S2m流面的流动方程 (22)3.1.2 S2m流面的反问题计算模型 (24)i3.2遗传算法优化模型的建立 (25)3.2.1 转轮叶片优化模型 (25)3.2.2约束条件 (26)3.2.3多目标处理方法 (27)3.2.4气蚀系数的计算 (28)3.2.5叶栅损失系数的计算 (28)4 程序设计及编制 (30)4.1轴流式水轮机叶片三维反问题设计程序流程 (30)4.1.1 网格计算模块 (31)4.1.1.1 网格划分 (32)4.1.1.2系数计算 (33)4.1.2 准三维模块 (35)4.2遗传算法优化总程序流程图 (37)4.2.1遗传算法优化程序流程图 (38)4.2.2边界元计算流程图 (42)4.2.3边界层计算流程图 (42)5 算例分析 (44)5.1准三维方法设计出的初始叶片 (44)5.2小生境遗传算法对初始叶片的优化结果 (46)5.3结果分析 (50)6 结论 (51)致谢 (52)参考文献 (53)ii第一章 绪论1 绪论1.1 论文的研究意义转轮是水轮机的核心部件，转轮设计的好坏直接关系到水轮机效率的高低、水轮机运行的稳定性、以及水轮机的抗空化性能。
毕业设计说明书
毕业设计说明书摘要本次毕业设计根据水电站的水力参数和要求，确定了水轮机的机型及型号（HL240/D41-LJ-200）。
通过选型计算及相应的运行工况分析，绘制出水轮机运转综合特性曲线。
在满足选型设计的条件下,进行了导水机构运动图的绘制；进行了水轮机蜗壳水力设计；并绘制了蜗壳水力单线图、尾水管设计、水轮机结构设计，其中包括水轮机剖面图及导叶加工图，并且建立了活动导叶的三维模型。
最后对蜗壳的强度进行了计算。
关键词：水轮机；选型设计；结构设计；强度计算AbstractBased on the actual request and hydraulic parameters provided of Songlinpo hydropower station , the type selection design and structure design were completed. The seleted type of turbine type is HL220/D41-LJ-200. Through the type selection design calculation as well as the corresponding operating situation analysis, designer draws the performance combined characteristic curve of turbine and carries out the corresponding feasibility analysis about the selected runner. After meeting the request of the type selection design, designer goes on guide mechanism motion diagram and the structure hydraulic turbine design, including the hydraulic design of the casing and design of the draft tube, then draws their hydraulic single line drawings, the hydraulic turbine’s assembly drawing and the guide vane drawing，and the author modeled the 3D model of guide vane. The final task of the design is the intensity calculation of the casing.Key words: Hydraulic Turbine；Type Selection Design；Structure Design；Intensity Calculation目录0前言 (1)1水电站的水轮机选型设计 (2)1.1水轮机的选型设计概述 (2)1.2水轮机选型的任务 (2)1.3水轮机选型的原则 (2)1.4水轮机选型设计的主要参数 (3)1.5确定电站装机台数及单机功率 (3)1.6选择机组类型及模型转轮型号 (3)1.7初选设计（额定）工况点 (4)1.8确定转轮直径D1 (5)1.9确定额定转速n (6)1.10效率及单位参数的修正 (7)1.11核对所选择的真机转轮直径D1 (8)1.12确定水轮机导叶的最大可能开度 (12)1.13计算水轮机额定流量Q r (13)1.14水轮机允许吸出高度H s (14)1.15确定水轮机的安装高程 (17)1.16计算水轮机的飞逸转速 (18)1.17计算轴向水推力P o c (18)1.18估算水轮机的质量 (18)1.19绘制水轮机运转综合特性曲线 (19)2水轮机导水机构运动图的绘制 (24)2.1导水机构的基本类型 (24)2.2导水机构的作用 (24)2.3导水机构结构设计的基本要求 (25)2.4导水机构运动图绘制的目的 (25)2.5导水机构运动图的绘制步骤 (26)3水轮机金属蜗壳水力设计 (28)3.1蜗壳类型的选择 (28)3.2金属蜗壳的水力设计计算 (29)4尾水管设计 (33)4.1尾水管概述 (33)4.2尾水管的基本类型 (33)4.3弯肘形尾水管中的水流运动 (33)5水轮机结构设计 (34)5.1概述 (43)5.2水轮机主轴的设计 (34)5.3水轮机金属蜗壳的设计 (35)5.4水轮机转轮的设计 (35)5.5导水机构设计 (37)5.6水轮机导轴承结构设计 (39)5.7水轮机的辅助装置 (41)6活动导叶的零件设计与三维模型 (43)6.1活动导叶的零件设计 (43)6.2活动导叶的三维模型 (43)7金属蜗壳强度计算 (44)7.1金属蜗壳受力分析 (44)7.2蜗壳强度计算 (44)7.3计算程序及结果 (46)8结论 (50)总结与体会 (51)谢辞 (51)参考文献 (52)0 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。
水轮机选型毕业设计
水轮机选型毕业设计【篇一：水轮机毕业设计毕业论文】摘要本次毕业设计的主要内容是对越南dongnai5电站水轮机进行结构设计。
设计主要途径是在给定dongnai5电站水轮机型号和转轮标称直径等基本参数的前提下，通过查阅相关资料进行结构设计。
以cad软件为平台，绘制总装配图、导水机构装配图、导叶布置图和控制环零件图。
关键词：dongnai5电站，水轮机结构，cadabstractthe main contents of this graduation adsign are the vietnam dongnai5 hydropower plant hydraulic turbine structural design.the main way of design is with the basic paramrters of dongnai5 hydropower plant model and runner nominal diameter and accessing relevant information for the structural design.drew general assembly drawings, water guide mechanism assembly drawing,guide vane arrangement drawing and control loop parts drawing.key words:dongnai5 hydropower plant, structure of hydraulic turbine, cadi目录前言 (1)概述 (1)设计内容与要求 (2)1 越南dongnai5电站基本资料 (3)2 轴面流道图 (4)3 水轮机真机运转特性曲线 (6)3.1 等效率线的绘制 (6)3.2 等开度线的绘制 (10)3.3 真机运转特性曲线的绘制 (12)4 埋入部件结构设计 (13)4.1 座环 (13)4.1.1 结构型式 (13)4.1.2 尺寸系列 (13)4.3 尾水管里衬 (14)5 导水机构结构设计 (16)5.1 导水机构总体结构设计 (16)5.2 导叶布置图的绘制 (16)5.2.1 导叶翼型的确定 (16)5.2.2 导叶开度的确定 (18)5.2.3 导叶布置图以及相关曲线的绘制 (19)5.3 导叶装置结构设计 (20)5.3.1 导叶的结构 (20)5.3.2 导叶轴套结构 (21)5.3.3 导叶轴颈的密封 (23)5.3.4 导叶的止推装置 (24)5.3.5 导叶套筒结构 (25)5.4 导叶传动机构设计 .. (26)5.4.1 导叶臂 (26)5.4.2 连接板 (27)5.4.3 叉头 (28)5.4.4 连接螺杆 (29)5.4.5 分半键 (29)5.4.6 剪断销 (30)5.4.7 叉头销 (31)5.4.8 端盖 (32)5.5 导水机构环形部件结构设计 (32)5.5.1 底环 (33)5.5.2 控制环 (33)5.5.3 顶盖 (36)6 转动部件结构设计 (37)6.1 转轮结构 (37)6.2 泄水锥 (37)6.3 止漏装置 (38)6.4 主轴结构设计 (39)7 轴承、主轴密封及其它部件设计 (42)7.1 轴承 (42)7.3 补气装置 (43)7.4 其他部件设计 (44)结论、讨论和建议 (46)致谢 (47)参考文献 (48)iii前言概述电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。
轴流泵的设计 本科生毕业设计
第二章
叶轮设计 ............................................................................................................................3 （一）叶轮设计流程 ........................................................................................................3 （二）叶轮基本参的选择数 ............................................................................................3 （三）流线法设计叶片 ....................................................................................................5 （四）选定截面及计算 ....................................................................................................7
I I
扬州大学本科生毕业论文
目
摘 目
录
要 ................................................................................................................................................ I 录 ..............................................................................................................................................III 概述 ....................................................................................................................................1 一、轴流泵的特点和工作原理 ................................................................................................1 二、我国轴流泵模型发展概况 ................................................................................................1 三、设计意思和目的 ................................................................................................................2
立轴混流式水轮机的安装水电站课程设计大学论文
水电站课程设计一：计算水轮机安装高程参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Z s 的计算方法如下：0/2s s Z H b ω=∇++式中ω∇为设计尾水位，取正常高尾水位1581.20m ；0b 为导叶高度，1.5m ；s H 为吸出高度，m 。
其中，10.0()900s m H H σσ∇=--+∆ 式中，∇为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔高程，设计取1580m ；m σ为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线（教材P69)查得m σ=0.20，σ∆为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得σ∆=0.029；H 为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m 。
水头H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。
10.0()900s m H H σσ∇=--+∆=10.0-1580900-(0.2+0.029)⨯38=-0.458 0/2s s Z H b ω=∇++=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m 。
二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图2.1水轮机的计算图1.1 转轮布置图如图所示，可得HL240具体尺寸：表1.11 转轮参数表D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 b 0 h 1 h 2 h 3 h 41.0 1.078 0.928 0.725 0.483 0.128 0.365 0.054 0.16 0.593 0.283 4.1 4.420 3.8052.973 1.980 0.525 1.497 0.221 0.656 2.431 1.1602.2 蜗壳计算进口断面尺寸计算 (1)进口断面流量的确定由资料，该水电站初步设计时确定该电站装机17.6×410kW ，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6×410kW ÷4=4.4×410kW 。
由水轮机出力公式：9.81N QH QH ωγ===4.4×410kW 式中：Q 为水轮机设计流量（3/m s ）；H 为设计水头，m ；由设计资料得H=38.0m 。
水轮机毕业设计 开题报告材料
毕业设计〔论文〕开题报告题目电站水轮机结构设计专业热能与动力工程班级学生指导教师一、毕业设计〔论文〕课题来源、类型本课题来源于越南DongNai5 水电项目，设计类型为水轮机结构设计。
DongNai5电站，位于越南DongNai 省的DongNai 河。
它配备了两台75MW混流式水轮发电机组，总装机容量150MW。
电站预计2015年投入商业运行，年发电量达616万kW·h。
该题目属于工程设计类题目。
二、选题的目的与意义水轮机对于电站而言，是重中之重。
它配合发电机组实现了，机械能转化为电能这一核心任务。
因此，使水轮机最优化，对提高电站的效率至关重要。
它的性能优劣,结构完善与否,直接涉与到水电事业开展的程度。
进展水轮机的结构设计，综合考虑水轮机性能、效率、本钱等，对学生个人也是一种总结和学习的过程的。
通过水轮机结构设计，使得自己对大学所学的专业知识进一步掌握并运用，将书本知识实用化，为自己以后继续学习专业知识或者就业，有很大的帮助。
三、本课题在国内外的研究状况与开展趋势电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。
建国50多年来,我国的水电事业有了长足的开展,取得了令人瞩目的成绩。
水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。
···h。
首先,我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。
我国水能资源丰富,不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,在世界各国中均居第一位。
但是目前我国水能的利用率仅为13%,水力发电前景广阔。
随着我国经济的快速增长,能源消耗总量也大幅度增长,煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大,甚至需要依靠进口。
水力发电经过一个多世纪的开展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善,单机容量也不断增大。
并且水力发电本钱低廉,运行的可靠性高,故其开展极为迅速。
近一个世纪,特别是建国以来,经过几代水电建设者的艰辛努力,中国的水电建设从小到大、从弱到强不断开展壮大。
水轮机选型设计毕业论文
水轮机选型设计毕业论文目录第一章水轮机....................................... - 4 - 1.1 特征水头的确定............................................. - 4 -1.2 水轮机选型................................................. - 6 -1.3 水轮机蜗壳及尾水管......................................... - 8 - 1.3.1 蜗壳尺寸确定............................................ - 8 - 1.3.2 尾水管尺寸确定.......................................... - 8 -1.4 调速设备及油压设备选择..................................... - 9 - 1.4.1 调速功计算.............................................. - 9 - 1.4.2 接力器选择.............................................. - 9 - 1.4.3 调速器的选择............................................ - 9 - 1.4.4 油压装置............................................... - 10 -第二章发电机...................................... - 11 -2.1 发电机的尺寸估算.......................................... - 11 - 2.1.1 主要尺寸估算........................................... - 11 - 2.1.2 外形尺寸估算........................................... - 12 -2.2 发电机重量估算............................................ - 13 - 第三章混凝土重力坝................................ - 14 -3.1 剖面设计.................................................. - 14 - 3.1.1 坝高的确定............................................. - 14 - 3.1.2 坝底宽度的确定......................................... - 16 -3.2 稳定与强度校核............................................ - 17 -紧水滩水电站坝后式厂房方案论证设计3.2.1 作用大小............................................... - 17 - 3.2.2 承载能力极限状态强度和稳定验算......................... - 20 - 3.2.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算................... - 25 -第四章引水建筑物布置.............................. - 27 -4.1 压力钢管布置.............................................. - 27 - 4.1.1 确定钢管直径........................................... - 27 -4.2 进水口布置................................................ - 28 - 4.2.1 确定有压进水口的高程................................... - 28 - 4.2.2 渐变段尺寸确定......................................... - 28 - 4.2.3 拦污栅尺寸确定......................................... - 28 - 4.2.4 通气孔的面积确定....................................... - 29 -第五章主厂房尺寸及布置 ............................ - 30 -5.1 厂房高度的确定............................................ - 30 - 5.1.1 水轮机安装高程......................................... - 30 - 5.1.2. 尾水管顶部高程及尾水管底部高程......................... - 30 - 5.1.3 基岩开挖高程........................................... - 30 - 5.1.4 水轮机层地面高程....................................... - 31 - 5.1.5 发电机层楼板高程....................................... - 31 - 5.1.6 吊车轨顶高程........................................... - 31 - 5.1.7 厂房顶高程............................................. - 31 -5.2 主厂房长度的确定.......................................... - 31 - 5.2.1 机组段长度确定......................................... - 31 - 5.2.2 端机组段长度........................................... - 32 - 5.2.3 装配场长度............................................. - 33 -5.3 主厂房宽度和桥吊跨度的确定................................ - 33 - 第六章混凝土溢流坝................................ - 34 -6.1 溢流坝段总宽度的确定...................................... - 34 - 6.1.1 单宽流量q的选择....................................... - 34 - 6.1.2 确定溢流前缘总净宽L ................................... - 34 - 6.1.3 确定溢流坝段总宽度..................................... - 35 -6.2 堰顶高程的确定............................................ - 35 -6.2.1 堰顶高程的确定 ......................................... - 35 - 6.2.2 闸门高度的确定 ......................................... - 36 - 6.3 堰面曲线的确定 ............................................ - 36 - 6.3.1 最大运行水头max H 和定型设计水头d H 的确定 ............... - 36 - 6.3.2 三圆弧段的确定 ......................................... - 36 - 6.3.3 曲线段的确定 ........................................... - 36 - 6.3.4 直线段的确定 ........................................... - 37 - 6.3.5 反弧段的确定 ........................................... - 37 - 6.3.6 鼻坎挑角和坎顶高程的确定 ............................... - 38 - 6.3.7 溢流坝倒悬的确定 ....................................... - 38 - 6.4 溢流坝强度和稳定验算 ...................................... - 39 - 6.4.1 作用大小 ............................................... - 39 - 6.4.2 承载能力极限状态强度和稳定验算 ......................... - 41 - 6.4.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算 ................... - 43 - 6.5 消能与防冲 ............................................... - 44 - 6.5.1 挑射距离和冲刷坑深度的估算 ............................. - 44 -第七章 压力钢管应力分析及结构设计................... - 44 -7.1 水力计算 .................................................. - 45 - 7.1.1 水头损失计算 ........................................... - 45 - 7.1.2 水锤计算 ............................................... - 49 - 7.2 压力钢管厚度的拟定 ........................................ - 53 - 7.3 钢管、钢筋、混凝土联合承受压的应力分析 .................... - 54 - 7.3.1 混凝土开裂情况判别 ..................................... - 54 - 7.3.2 应力计算 ............................................... - 58 -紧水滩水电站坝后式厂房方案论证设计第一章 水轮机1.1特征水头的确定1. 在校核洪水位下, 四台机组满发，下泄流量Q=14100m 3/s,由厂区水位流量关系可得，尾水位▽尾=220.54m ，▽库=291.8mH 1=0.99×(▽库－▽尾)=0.99×(291.8－220.54)=70.54m2, 在设计洪水位下，四台机组满发，下泄流量Ｑ=11000 m 3/s,由厂区水位流量关系得, 尾水位▽尾=217.82m, ▽库=289.94mH 2=0.99×(▽库－▽尾)=0.99×(289.94－217.82)=71.40m3, 在设计蓄水位下,一台机组满发，由下列式子试算出该情况下对应的下泄流量和水头N=9.81QH η H=0.99×(▽库－▽尾) ▽尾=f (Q)η=η水×η电=0.95×0.9列表试算，得当下泄流量为67.5 m 3/s 时，一台机组满发，对应水头为81.26m.，即H 3=81.26m.4.在设计蓄水位下，四台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算当下泄流量为274 m 3/s 时，四台机组满发，对应水头为80.08m ，即H 4=80.08m 。
水轮机叶片毕业设计
一、工程背景及水轮机叶片简介图 1、为某型水轮机叶片的CAD模型。
在发电工作工程中水流由进水口流向出水口，叶片承受水流的冲刷从而开始运动，这种运动通过传动轴传递到发电机，从而带动发电机工作发电。
但是水轮机在工作仅仅一年多时间以后，就有数片叶片发生了疲劳断裂事故，使得水轮机不能正常工作发电，造成了一定的经济损失，同时也说明水轮机叶片在结构的设计方面确实存在不完善之处。
然而，由于水轮机在水下进行工作，很难通过测量得方法获得叶片上应力和位移的分布情况，也就无法知道叶片为何会断裂，无法有效的改善叶片的几何结构。
在这种情况下，长江水利委员会陆水枢纽局的委托我们对LS591水轮机叶片的进行Ansys有限元模拟计算，获得叶片的应力场和位移场的分布，从而为叶片断裂事故分析提供技术支持，并对叶片结构的改进提供具体方案。
传动轴进水口出水口图1、CAD模型二、ANSYS简介及解题步骤1、ANSYS简介对于大多数工程技术问题，由于物体的几何结构比较复杂或则问题的某些特征是非线性的，我们很难求得其解析解。
这类问题的解决通常具有两种途径：一是引入简化假设，但这种方法只是在有限的情况下是可行的。
也正是因为这样，有限元数值模拟的技术产生了。
有限元方法通过计算机程序在工程中得到了广泛的应用。
到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件达到了几百种，其中著名的有：ANSYS,NASTRAN,ASKA, ADINA,SAP等。
其中，以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，即有限元分析软件，不断的吸取计算方法和计算机技术的最新进展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程问题必不可少的有力工具。
尤其是在某些环境中，样机试验是不方便的或者不可能的，而利用ANSYS软件，对这个问题有了很好的解决。
本文中水轮机叶片是在水下的环境进行工作，测量很难进行，利用有限元软件ANSYS这个问题得到了很好的解决。
2、ANSYS分析步骤ANSYS分析可以分为三个步骤：a、创建有限元模型（1）创建或读入几何模型根据实体模型按照给定的尺寸建立模型或者直接导入已经生成的几何模型，并对其进行一定程度的修复、简化等。
水轮机毕业设计说明书
目录摘要 (4)1 前言 (5)2 水轮机选型设计 (6)2.1 水轮机台数及型号的选择 (6)2.2 初选额定工况点 (7)2.3 确定转轮直径 (7)2.4额定转速的确定 (8)2.5 效率及单位参数修正值 (8)2.6 检验所选水轮机的实际工作区域 (9)2.7 确定导叶开度 (11)2.8 计算额定流量 (11)2.9 确定水轮机的吸出高度 (11)2.10 计算水轮机飞逸转速 (16)2.11 估算轴向水推力 (16)2.12 估算水轮机质量 (16)2.13 绘制水轮机运转综合特性曲线 (17)3 蜗壳水力设计 (21)3.1 概述 (21)3.2 蜗壳类型的选择 (22)3.3 金属蜗壳主要参数的确定 (22)3.4 金属蜗壳水力设计计算 (23)4 尾水管设计 (29)4.1 尾水管的作用及类型 (29)4.2尾水管类型的选择 (29)4.3 绘制尾水管水力单线图 (30)5 水轮机导水机构运动图的绘制 (30)5.1 导水机构的作用及类型 (30)5.2 绘制导水机构运动图的目的 (30)5.3 径向式导水机构运动图的绘制 (31)6 水轮机结构设计 (35)6.1 概述 (35)6.2 转轮的结构设计 (36)6.3 导叶的结构、系列尺寸和轴颈选择 (38)6.4 导叶的传动机构 (38)6.5 导水机构的环形部件设计 (39)6.6 真空破坏阀 (40)6.7 主轴的设计 (41)6.8 轴承的结构 (43)6.9 补气装置 (43)6.10 主轴的密封 (44)7 导叶加工图的绘制 (45)8 蜗壳强度计算 (46)8.1 对金属蜗壳的受力分析 (46)8.2 编程进行强度计算 (49)9 结论 (54)总结与体会 (55)谢辞 (55)参考文献 (56)摘要本次设计是在给出仙溪水电站原始资料的情况下，为电站进行水轮机选型设计，并绘制出运转综合特性曲线。
从最大水头考虑，初步选定了240/41HL D和HL220/A153两个转轮型号，然后从机组的运行稳定性和经济性（电站开挖量）对两个转轮进行综合比较分析，最终确定出水轮机型号为220/153140--，机组台数HL A LJ为两台。
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。
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。
轴流式水轮机转轮算例
题目: ZZ440水轮机转轮的水力设计方法：奇点分布法已知参数：水头20~36m 比转速ns 440额定水头27.32m 0.3750.5 推荐最大Q110 1650（l/s）取D1=1000mm，取6个断面R1~R6依次为255、303、351、399、447、495 水力设计内容：（1）确定计算工况（2）确定各断面叶栅稠密度l/t（3）选定进出口轴面速度Cz沿半径的分布规律，确定各断面的Cz1、Cz2 （4）选定进出口环量Γ沿半径的分布规律，确定各断面的Γ1、Γ2（5）计算各断面进出口速度三角形，求W∞、β∞（6）第一次近似计算及绘图（7）第二次近似计算ZZ440—100转轮水力设计一.确定计算工况由模型综合特性曲线得到n110=115（r/min）,Q110=820（l/s），η=91%, aom=18mmzz440属于ns=325~875范围，为了使设计的转轮能在预期的最优工况下效率最高，计算工况与最优工况的关系按下式确定：n11=(1.2~1.4)n110 =138~161（r/min）n=（r/min）故选定n=750（r/min）则实际n11=Q11=(1.35~1.6)Q110=1.4 Q110=1148<1650（l/s）6.0二．确定各断面叶栅稠密度l/t据P213页关系，当ns=440时，得综合考虑一下关系：分别选取K1=0.95，K2=1.15，K3=1.21得各断面叶栅稠密度l/t如下表：断面号Ri (l/t)1 255 1.4952 303 1.4433 351 1.391(l/t)pj 375 1.34 399 1.3395 447 1.2876 495 1.235三．选定进出口轴面速度Cz沿半径的分布规律，确定各断面的Cz1、Cz2采用Cz沿半径线性规律分布，且轮缘处的速度比轮毂处大5%，对=0.5的转轮，，且Cz1= Cz2= Cz。
=按线性分布得其他断面的轴向速度：断面号Ri(mm) Cz1= Cz2= Cz（m/s）1 255 9.9092 303 10.0083 351 10.107Dpj 390 10.1864 399 10.2065 447 10.3056 495 10.404四．选定进出口环量Γ沿半径的分布规律，确定各断面的Γ1、Γ2转轮进出口Γ1、Γ2按图3-11（b）分布，Γ2n=+0.2(Γ1-Γ2)Γ2b=-0.2（Γ1-Γ2），即在轮毂和轮缘处具有不大的不同方向的环量值，而在某一半径处Γ2=0 。
[电力水利]水轮机毕业设计说明书[管理资料]
![[电力水利]水轮机毕业设计说明书[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/270117090242a8956aece418.png)
目录摘要 (3)1 前言 (4)2 水轮机选型设计 (5)水轮机台数及型号的选择 (5)初选额定工况点 (6)确定转轮直径 (6) (7)效率及单位参数修正值 (8)检验所选水轮机的实际工作区域 (9)确定导叶开度 (10)计算额定流量 (11)确定水轮机的吸出高度 (11)计算水轮机飞逸转速 (15)估算轴向水推力 (15)估算水轮机质量 (16)绘制水轮机运转综合特性曲线 (16)3 蜗壳水力设计 (20)概述 (20)蜗壳类型的选择 (21)金属蜗壳主要参数的确定 (21)金属蜗壳水力设计计算 (22)4 尾水管设计 (27)尾水管的作用及类型 (27) (28)绘制尾水管水力单线图 (28)5 水轮机导水机构运动图的绘制 (28)导水机构的作用及类型 (28)绘制导水机构运动图的目的 (29)径向式导水机构运动图的绘制 (29)6 水轮机结构设计 (33)概述 (33)转轮的结构设计 (34)导叶的结构、系列尺寸和轴颈选择 (36)导叶的传动机构 (36)导水机构的环形部件设计 (37)真空破坏阀 (38)主轴的设计 (39)轴承的结构 (40)补气装置 (41)主轴的密封 (42)7 导叶加工图的绘制 (43)8 蜗壳强度计算 (43)对金属蜗壳的受力分析 (43)编程进行强度计算 (46)9 结论 (51)总结与体会 (51)谢辞 (52)参考文献 (52)摘要本次设计是在给出仙溪水电站原始资料的情况下，为电站进行水轮机选型设计，并绘制出运转综合特性曲线。
从最大水头考虑，初步选定了HL D和HL220/A153两个转轮型号，然后从机组的运行稳定性和经240/41济性（电站开挖量）对两个转轮进行综合比较分析，最终确定出水轮机型号为220/153140--，机组台数为两台。
在此基础上，完成蜗壳及HL A LJ尾水管的水力设计及单线图的绘制、导水机构运动图的绘制、水轮机总装图的绘制、水轮机导叶零件图的绘制以及蜗壳的强度计算等设计任务。
毕业设计
·摘要：平川水电站位于四川省某县境内，电站以发电为主，无其他综合利用要求。
总装机容量100MW，保证出力24MW。
设计水头153M，最大水头185M，最小水头115M，设计总引用流量783m/s。
电站引水发电系统由取水口、引水隧洞、调压井、压力钢管、厂房和水轮发电机组等组成。
引水隧洞直径5m，长2420m。
电站采用联合供水方式，压力钢管主管道直径4.0m，长595m，支管道直径2.6m，长度由机组台数及叉管布置确定。
电站特征水位：上游水库正常蓄水位：2889m校核洪水位：2892m死水位：2825m电站正常尾水位：2703m最低尾水位：2699.8m校核洪水位：2716.3m设计洪水位：2715.1m第一章：水轮机组选型第一节：水轮机型号选择根据《水电站机电设计手册》，轴流式水轮机适用水头范围为3-80m ，斜流式水轮机适用水头范围为40-120m ，混六式水轮机适用水头范围为300-700m ，冲击式水轮机为300-1700m 。
平川水电站的设计水头为153m ，选择混流式水轮机，水头合适，而且运行可靠，技术较成熟。
根据我国水轮机型谱推荐的混流式水轮机设计水头与比转速的关系：s n =H2000-20s n —比转速H —设计水头，根据资料H=153m计算得平川水电站水轮机的比转速为141.2.按照东方电机厂推荐的比转速公式，得水轮机的比转速是：s n =1005000+r H =197.6（m ﹒kw ）按照国外推荐的公式，得水轮机的比转速是： 上限：s n =r H 2500=202.1（m ﹒kw ）下限：s n =rH 2000=161.7（m ﹒kw ）本电站最大水头为185m ，推荐水头为153m ，比转速在110-200（m ﹒kw ）范围内的转轮型号根据水轮机转轮型谱参数表（教材附表7）选得：第二节：各备选方案参数计算根据电站实际情况，有以下四种方案：（1） 水轮机额定出力：R P =ggN η=96.050000=52083（kw ） 式中：R P —水轮机额定出力g N —单机容量g η—发电机效率，本电站取0.96（2） 最优单位转速：110n =61.5（r/min ）（3） 设计工况单位流量：最优单位转速与出力限制线的交点作为设计工况点，通过查HL110模型综合特性曲线图得设计工况单位流量是R Q 11=360（L/s ），对应的模型效率M η=0.885，效率修正值暂取η∆=3％，设计工况原点原型水轮机效率：η=M η+η∆=0.885+0.03=0.915（4） 转轮直径：1D =η5.11181.9R R R H Q P =915.0153360.081.9520835.1⨯⨯⨯=2.92(m) 式中：R P —水轮机额定出力 R Q 11—设计工况单点位流量 η—设计工况原点原型水轮机效率 R H —设计水头根据转轮标称直径系列取直径为：1D =3.00（m ） （5） 最大效率：max η=1-（1-0.M η）511D D M =1-（1-0.9040）500.354.0⨯=0.932η∆=max η-0.M η=0.932-0.904=0.028限制工况原型水轮机效率η=M η+η∆=0.885+0.028=0.913 式中：0.M η—模型水轮机的最有效率 M D 1—模型水轮机的直径 1D —原型水轮机的直径（6） 转速：1110D H n n j==1.25100.31505.61=⨯式中:n —机组转速 110n —最优单位转速 j H —平均水头1D —原型水轮机的直径根据发电机标准同步转速取转速是n=250（r/min ） （7） 原型水轮机设计流量：07.4015300.336.022111=⨯⨯==R R R H D Q Q式中：R Q —原型水轮机设计流量R Q 11—设计工况点单位流量 1D —原型水轮机的直径 R H —设计水头（8）设计工况下模型水轮机空化系数M σ=0.055吸出高度：R M s H H )(90010σσ∆+-∇-= =10-2699.8/900-(0.055+0.02)⨯153=-4.48 式中：s H —吸出高度 ∇—安装高程M σ—空化系数σ∆—修正值，当水头大于60米时，取0.02R H —设计水头（9）单位飞逸转速：R n 11=99.2（r/min ） 水轮机飞逸转速：8.44900.31852.991max 11=⨯==D H n n RR （r/min ） （10）轴向水推力：轴向水推力系数38.0=t K ，则轴向水推力是：max 2149810H D k F tt π==981018500.314.325.038.02⨯⨯⨯⨯ =4.88610⨯（N ） （11）水轮机重量：02.2)00.35.7(1.0511=-+=a则一台水轮机的总重为：)(8.17118500.31.81.816.002.216.0max 1t H D G a =⨯⨯==式中：a — 经验系数，直径小于7.5m 时按上式计算 G —水轮机重量max H —最大水头（12）下面检验水轮机的工作范围： 设计工况单位流量：)/(34.081.935.12111s m H D P Q RR R ==η最大水头对应的单位转速：1.55max1min ==H nD n （r/min ）最小水头对应的单位转速：0.70min1max ==H nD n （r/min ）其他各个方案的参数计算过程与方案一的计算相同，这里不再重复计算过程，利用表格处理，将计算结果列于下表。
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
GD008-WZ-260水轮机设计
2.3轴伸贯流式水轮机的主要组成部件：
(1)、进水（引水）口：将水流 均匀、旋转，以最小水头 损失送入转轮。
(2)、导水机构（导叶及控制设 备）：控制工况。
(3)、转轮（工作核心）：能量 转换，决定水轮机的尺寸、 性能、结构。
(4)、泄水部件——尾水管：回 收能量、排水至下游。
4.2.2导叶的传动机构设计
叉头传动机构
如图所示叉头传动机构，受力情况较好，适宜于 大，中弄机组上采用叉头传动主要由导叶臂、连接板、 叉头、叉头销、连接螺杆、螺帽、分半键、剪断销、 轴套、端盖和补偿环等组成。导叶臂与导叶用分半键 连接，直接传递操作力矩。导叶臂上装有端盖，用调 节螺钉把导叶悬挂在端盖上。由于采用了分半键，因 此在调整导叶上下端面间隙时，导叶上下移动，而其 他传动件位置不受影响。
虽然贯流式机组的设计制造在我国起步较晚，总的 来说发展较快，轴伸贯流式水轮发电机组是适用于低水 头、大流量的一种水力性能优良、结构紧凑 、安装维 护方便的机型。
2 水轮机原理
水轮机是将 水能转变为旋转
机械能，从而带
动发电机发出电 能的一种机械， 2国内外贯流式水轮机的发展现状及发展趋势
138.55r/min 110.9mm 6.5m 72.24r/min 2.929kN
37.79 m3 / s
4 GD008-WZ-260水轮机结构设计
本水轮机为轴伸贯流式水轮机，水流从进水管 引入，经导水机构、转轮、尾水管，排至尾水渠道。 机组采用四支点结构，水轮机有一个径向轴承和径 向推力轴承，发电机有两个径向轴承，前后轴承装 于一个大底板上，底板架在尾水管的边墙上。
2.4贯流式水轮机水力发电原理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
轴流式水轮机毕业设计 任务书、基本资料和指示书
河海大学水电学院动力系 二○○六年三月 轴流式水轮机毕业设计 任务书
一、 设计内容 根据原始资料，对指定电站、指定原始参数进行机电部分的初步设计，包括：轴流式水轮机的选型、发电机选型，调保计算及调速设备选择，混流式水轮发电机组的辅助设备系统设计，电气一次部分设计。 二、时间安排（供参考）
1、轴流式水轮机的选型、发电机选型 5.5周 2、调保计算及调速设备选择 0.5周 3、辅机系统 2周 5、电气部分 2周 6、整理成果 1周 7、评阅答辩 1周 8、机 动 0.5 周 总 计 12.5周
三、成果要求 1、设计说明书：说明设计思想，方案比较及最终结果，并附有必要的图表。 2、设计计算书：设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。 3、图纸：主机成果图、水系统图、气水系统图、电气主结线图，共5-6张（含CAD设计图），规格1号图。
轴流式水轮机毕业设计 基本资料
富春江水电站位于浙江北部钱塘江上游富春江上，造成后接入华东电网向金华等地供电。 富春江水电站坝址选在七里垅峡口，上距新安江水电站约60公里，下距杭州市110余公里，，地理位置优越。 水库为日调节，总库容9.2亿立方米。电站以发电为主，并可改善航运，发展灌溉及养殖事业等综合效益。电站为河床式，公路从左岸进入厂房。
本电站装机有下列反案： 方案序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Hmax 米 24.5 22 20.5 H平均 米 16 14 12.5 Hmin 米 10 8 9 N装机 万千瓦 35 32 29 32 30 28 31 28 25 利用小时数 小时 3200 3250 3450 3350 3350 3700 3160 3200 3500 保证出力 万千瓦 6 5.1 4.5
本电站下游特征洪水位如下： 万年一遇洪水位 ▽15.6 (Q=43100米3/秒) 千年一遇洪水位 ▽14.6 (Q=29400米3/秒) 本地区年平均气温为16.0℃,实测最高气温为40.5℃,雨日约175天,以五月份为最集中. 本电站建成后将承担峰荷,也承担部分基荷,有调相任务,本电站将在120公里外的金华变电所接入系统(电力系统结线见附图)并向七里垅镇供电2-3万千瓦。 参考文献 一、水轮机 刘大恺主编 二、水轮机设节 沈祖诒主编 三、水力机组辅助设备 范华秀主编 四、水电站电气部分 季一峰主编 五、水电站动力设备设计手册 络如蕴主编 六、水轮机设计手册 哈尔滨大电机研究所主编 七、水电站的水轮机设备 （苏）莫洛仁夫主编 八、发电厂（下册） 华中工学院主编 九、发电厂变电所电气设备 湖南省电力学校主编 十、电力工程设计手册（第一册） 西北、东北电力设计院主编 十一、电力工程设计手册（第二册） 西北、东北电力设计院主编 十二、水电站机设计技术规程 十三、电力系统规划设计手册（影印摘编本） 十四、电力工程 西安交通大学主编 十五、水力机械 华东水利学院编 中国戒严出版社1961年版 十六、水电站机电设计手册 电工一次 水利电力出版社 十七、水电冲机电设计手册 水力机械 水利电力出版社
轴流式水轮机毕业设计 指示书
第一节 轴流式水轮发电机组选型设计 一、选型设计要求 根据给定的电站资料，选择水轮发电机及其附属设备。设计过程为：拟定几个可能的方案，对各初拟方案分别求出其动能经济性并进行综合比较，最后选出最佳方案。 二、选型设计的程序 （一） 按给定特征水头决定机组型号。 （二） 拟定机组台数。 （三） 确定水轮机的标准直径和标准转速。 （1）利用型谱表给定的最优参数和限制工况参数计算水轮机直径D1，并选用标准值。
（2）利用最优工况的10n和计算出的标准直径D1，计算水轮机转速n，并选用同步转速。 （3）按计算所得的标准直径D1，同步转速n，分别用给定的特征水头（Hmax，Hr，Hmix）在综合特性曲线上画出水轮机工作范围，初步选出较优方案进行详细计算。 （四） 技术经济指标计算 （1）动能经济指标计算 1、在初拟方案中优选出3-4个待选方案。 2、利用综合特性曲线绘制各待选方案的运转特性曲线。 3、利用面积法求各方案运转特性曲线的平均效率。 4、按效率差值求出电能差最后折算成投资差（0.30元/kw.h）。 5、求最优方案的Hs值。 （2）机电设备投资和耗钢量。 1、机电部分包括：水轮机、发电机、调速器、辅助设备、起重设备、开关设备、变压器，以及设备运输、安装费用等，对每一方案应算出其总设备造价，并折算成单位千瓦投资。 2、算出每一方案的总耗钢量和单位千瓦耗钢量。 以上关于设备的投资和耗钢量估算，单价可参考表一，计算方法可参阅参考资料十五附录Ⅲ，或参阅参考资料五，机电设备重量及价格亦可直查阅有关产品目录或样本。方案比较时电气主结线可先统一按“发电机一变压器”单元结线。高压按单母线结线。电气部分自动化设备总价按发电机变压器及开关总价的10%计。 （3）水轮机运行性能比较 根据水电站在电力4系统中的运行方式，水轮机在计算水头下的效率值，汽蚀性能，运行管理方式进行综合分析。 三、各待选方案的综合比较 上述各项计算可自编程序，采用微型计算机进行。 表式参见表二～表五。 表一 主要机电设备参考单价表 项 目 参考价格 水轮机 2.5万元/吨 发电机 3.0万元/吨 调速器 80万元/台 桥式起重机 1.2万元/吨 变压器、开关设备 4.0万元/吨 油压装置（不含油） 3.0万元/吨
表二 水轮机方案比较综合表 方 案 项 目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
最大水头Hmax( 米) 最小水头Hmin（米） 平均水头Hp（米） 装机容量Ny(万千瓦) 水轮机型号 单机容量N（千瓦） 机组台数 转轮直径D1（米） 机组转速（转/分） 受阻容量（千瓦） 计算水头（米） 水轮机最高效率 水轮机平均效率 模型最高效率时的n′1 总 投 资（万元） 单位千瓦投资（元/千瓦） 总耗钢量（吨） 单位千瓦耗钢量（公斤/千瓦） 比较结果
表三 水力机械投资估算表 方 案 项 目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
水轮机单重（吨/台） 水轮机总重（吨） 水轮机单价（万元/吨） 水轮机总价（万元） 调速器单价（万元/台） 调速器总价（万元） 起重机重量（吨） 起重机单价（万元/吨） 起重机总价（万元） 辅助设备（包括主阀） 投资（万元）
安装运输费（万元） 总投资（万元） 总耗钢量（吨） 单位千瓦投资（元/千瓦） 单位千瓦耗钢量（公斤/千瓦）
表四 电气部分投资估算表 方 案 项 目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
发电机单重（吨/台） 发电机总量（吨） 发电机单价（万元/吨） 发电机总价（万元） 变压器、开关总价（万元） 自动化设备总价（万元） 设备安装运输费（万元） 总 计（万元） 单位千瓦投资（元/千瓦） 单位千瓦耗钢量（公斤/千瓦）
水轮机方案比较机电投资总表 方 案 项 目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
水力机械部分 总投资（万元） 总耗钢量（吨） 单位千瓦投资（元/千瓦） 单位千瓦耗钢量（公斤/千瓦） 电 气 部 分 总投资（万元） 总耗钢量（吨） 单位千瓦投资（元/千瓦） 单位千瓦耗钢量（吨/千瓦） 机电投资总投资（万元） 总耗钢量（元/千瓦） 总计 单位千瓦投资（元/千瓦） 单位千瓦耗钢量（吨/千瓦）
四、最优方案主要参数。（列表） 五、计算最优方案的进、出水流道 1、 蜗壳计算。（画出单线图） 2、 尾水管计算。（画出单线图）
六、绘制厂房横剖面图 1、 按主机及电机外形尺寸定出厂房主要尺寸。 2、 按下游水位和Hs定出主厂房各层标高。 3、按发电机层标高求出水轮机主轴长度。 4、按主轴长度和起重机尺寸决定厂房高度。 5、初步绘制厂房横剖面图，（待以下各节其他部分设计完成后，再作修改，正式绘制）。 （一）厂房各层高程的确定。 （1）根据已选定的机型计算出水轮机动性吸出高度Hs的大小以及下游最低水位（一台机组满负荷情况下泄流量水位）。确定水轮机的装置高程。根据已选定的尾水管型式尺寸，可定出水电站厂房水管底板高程。岩基上尾水管的底板厚度约为0.5米，较坏的地基底板厚度在3米以下。但尾水管出口顶部高程，应在下游最低水位以下至少0.75-1.0米。 （2）水轮机层地面高程决定：根据蜗壳最大断面处顶部高程，加上蜗壳上部混凝土保护层的厚度（大致取1.0米左右），这样就可定出水轮机层地面高程。 （3）发电机层地板高程的决定：发电机层地板高程，应高出下游最高水位以上，并且照顾到水轮机顶盖到发电机推力轴承之间，要有足够的空间（约3-4米）以利于运行维护。若下游最高水位变化较大，发电机层要布置在下游最高水位以上，则必增加机组主轴的长度与土建工程量，这时发电机层可以布置低于下游最高水位，但对厂房要采取防洪措施。对园筒式发电机机墩，其园筒壁厚度大约在1-1.5米左右。圆筒内径（水轮机井）应有足够空间，能把水轮机从井中吊出。机墩上进入孔宽约1米，高约2米左右，按结构要求进入孔顶部应有1米左右的厚度。发电机层地板以上必须有足够高度，使吊车在吊起发电机转子或水轮机转轮时能在厂房内通行，不妨碍到其他机组运行以及人行。这样可以确定吊车梁上轨道的高程。再加上吊车的高度以及厂房梁架高度，可定出厂房顶的高程。 （二）厂房宽度的确定 主厂房的下部块体结构的宽度与厂房上部的宽度应相适应，下部块体结构平面尺寸，首先取决于蜗壳平面尺寸以及施工情况（二期混凝土），蜗壳四周混凝土厚度至少要有0.8-1.0米，对大型机组，这个数字还要大些，加上机组下游侧（二期混凝土以外）还有一个外墙的厚度（约1-3米范围）以及在机组的上游侧主阀需要的宽度（在二期混凝土以外）和外墙的厚度，这样厂房下部块体结构平面尺寸（宽度）也可大致定出。厂房上部宽度除布置发电机外，而两旁必须有足够的通道），若厂房内布置有主阀，必须注意到阀门须在吊车范围线以内，并且要注意到厂房的柱子不能支承在蜗壳的上方。 第二节 调节保证计算及调速设备选择设计
一、任务 选取导叶接力器直线关闭时间，使相应的ξ和值不超过相应规程规定的数值，选取接力器，调速器和油压装置的尺寸和型号。 二、 调保计算工况选择，应对设计水头和最高水头甩全负荷两种工况进行计算，应使两
个和ξ均不超过规程的值。 在电站布置型式为单机单管时，只要对一台机组甩全负荷进行计算。 在引水式电站上，有时几台机共一根压力钢管，此时水击情况比较复杂，在初步设计时可简化计算，对联在一根钢管上的机组全部同时甩负荷计算，此为最危险的工况。此时把它们化为一个等效机组进行计算，即取分叉管最长的一台机组来计算分叉管的LV，而压力