《水轮机课程设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水轮机课程设计说明书（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 四川大学 * *第 1 页，共 20 页四四川川大大学学课课程程设设计计任任务务书书学院 专业 班课程名称 题 目 任务起止日期： 年 月 日 年 月 日学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 年 月 日教研室主任 年 月 日审查院 长 年 月 日批准四川大学 * *第 2 页，共 20 页目目 录录第一章第一章 水轮机的选型设计水轮机的选型设计 .1第二章第二章 水轮机运转特性曲线的绘制水轮机运转特性曲线的绘制 .11第三章第三章 蜗壳设计蜗壳设计 .14第四章第四章 尾水管设计尾水管设计 .17第第 4 4 章章 心得总结心得总结 .19参考文献参考文献 .20四川大学 * *第 3 页
2、，共 20 页第第 1 章章 水轮机的选型设水轮机的选型设计计1.11.1 水轮机型号选定水轮机型号选定一、水轮机型式的选择水轮机型式的选择根据原始资料，电站装机容量 7MW，平均水头为 33m，最大水头为 39m，最小水头为28m。水轮机的额定水头为 Hr=0.9Hw=31.35M根据资料，适合此水头范围的水轮机类型有轴流式和混流式，又根据水轮机系列型普表中查出合适的机型有 HL240 型水轮机和 ZZ440 型水轮机两种。根据装机容量拟选两种型号的水轮机 1,2 台机组。2、初步拟订型号机组台数并确定单机容量初步拟订型号机组台数并确定单机容量根据以上分析初步拟定见表 1-1 表 1-1 初
3、步拟定表水轮机型号机组台数单机容量（KW）17000ZZ4402350017000HL240 23500四川大学 * *第 4 页，共 20 页1.21.2 原型水轮机各方案主要参数的选择原型水轮机各方案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,初步拟定四种方案后进行比较。一、一、ZZ440ZZ440 型水轮机型水轮机 1 1 台机组（方案一）台机组（方案一）1 1、计算转轮直径、计算转轮直径装机容量 7000 千瓦，水轮机的额定功率为7000P7368()0.95g r gpkw上式中：机组单机容量，kwgp同步发电机的效率，一般取 95%-97%，此处取 95%。g根据水轮机
4、转轮型普推荐的最大单位流量=1.65，为使单位流量有一定的 余110Q3/ms量，取 3%的储备，则额定工况的单位流量=1.650.97=1.6,，对11rQ3/ms110115 / minnr应的模型效率=0.83，暂取效率修正值 =0.03，=0.83+0.03=0.86。则设计工况原型M水轮机效率为 86%。mDHQPrrr8 . 186. 035.316 . 181. 9736881. 95 . 15 . 1111 根据我国规定的转轮直径系列（见水轮机P9） ，选择转轮公称直径=3.3m。1D2 2、计算原型水轮机的效率、计算原型水轮机的效率 水轮机最高效率110500 !1 (1)(
5、0.30.7)MM PM PPDH DH 5100.463.51 (1 0.88)(0.30.7)1.831.35 0.913水轮机在额定工况（）是的最高效率 20o 四川大学 * *第 5 页，共 20 页5100.463.51 (1 0.825)(0.30.7)0.8721.831.35P 3 3、计算同步转速、计算同步转速根据水轮机转轮型普推荐的最优单位转速=115r/min，单位转速修正值为110n0 110110110110 00.918(1)(1)0.0210.030.88p MMMM Mnnnnn 符合要求，所以转速不用修正。所以1101115 33367.18 / min1.8
6、wnHnrD根据水轮机设计，选取标准同步转速 n=375r/min。4 4、计算水轮机的运行范围、计算水轮机的运行范围水轮机设计流量223 1111.24 231.3527.7/rrrQQDHms当 n=375r/min 时，最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速 1 11min max214.3268.6 / min39nDnrH1 11214.3276.5 / min31.35r rnDnrH1 11max min214.3280.9 / min28nDnrH5 5、计算水轮机实际额定流量、计算水轮机实际额定流量水轮机在额定工况（）的最高效率时单位流量为20o 3 1121.521.2
7、 173681.51/9.819.81 1.831.350.872r r rpQmsD H四川大学 * *第 6 页，共 20 页所以水轮机的实际额定流量为223 1111.51 1.831.3527.39/rrrQQDHms6 6、 计算最大允许吸出高度计算最大允许吸出高度 查得在额定工况下，模型水轮机的空化系数=0.44.M根据该电站额定水头取=0.04 又根据数据由额定流量确定高程为=413.3m10(5.53900srHm 7 7、实际的水轮机额定水头、实际的水轮机额定水头因不同的 D1、与水能预算 Hr 有差异31.4m.872024. 18 . 11.89 7368 1.893/2
8、23/2112 1r r rQDPH8、计算轴向水推力、计算轴向水推力根据 ZZ440 的转轮轴向水推力系数表，转轮直径较小、止漏环间隙较大时取大值，故取=0.9。所以水轮机转轮轴向水推力为：tK22225 1max9810()9810 0.9(1.80.9 ) 396.14 1044thFKDdHN二、二、HL240HL240 型水轮机型水轮机 1 1 台机组台机组( (方案二方案二) )1.1.计算转轮直径计算转轮直径水轮机的额定功率为7000P7368()0.95g r gpkw四川大学 * *第 7 页，共 20 页查水轮机的转轮综合特性曲线可知，与出力限制线交点的单位流量为设计工况点
9、单位流量，=1.24 /s，对应模型水轮机的效率为 98%，暂取 3%的修正值，这原型水轮机的效11Q3m率为 92%。11.51.5 1173681.94( )9.819.81 1.24 31.350.92rpDmQ H按我国规定的转轮直径系列（水力机械设计及工程设计，表 1.3）,计算值处于 1.8m-2.0m， 取直径 D1=2.0m。2.2.计算原型水轮机的效率计算原型水轮机的效率155max0 10.461 (1)1 (1 0.92)0.942M M PD D 000.9470.920.02PM 额定工况原型水轮机的效率为M 3.计算同步转速计算同步转速根据水轮机转轮型普推荐的最优单
10、位转速=72r/min，单位转速修正值为110n0 110110110110 00.94(1)(1)0.0110.030.92p MMMM Mnnnnn 单位不需要修正。水轮机转速为110172 33206.8 / min2wnHnrD根据水轮机设计选取同步转速 214.3r/min。4.计算水轮机的计算水轮机的运行运行范围范围1 11min max214.3268.6 / min39nDnrH四川大学 * *第 8 页，共 20 页1 11max min214.3280.9 / min28nDnrH1 11214.3276.5 / min31.35r rnDnrH5.计算水轮机实际额定流量计
11、算水轮机实际额定流量223 1111.24 231.3527.7/rrrQQDHms6.计算最大允许吸出高度计算最大允许吸出高度在额定工况下，模型水轮机的空化系数=0.2。查水轮机原理图 3-13 可得空化系数修M正值=0.04。又根据数据由额定流量确定高程为=431.3m10(1.996900srHm 7.计算飞逸转速计算飞逸转速由 HL240 模型水轮机飞逸特性曲线查得，在最大导叶开度下单位飞逸转速=160r/min。故水轮机的飞逸转速为11Rnmax 11 139160499.6 / min2RRHnnrD8 8、实际的水轮机额定水头、实际的水轮机额定水头因不同的 D1、与水能预算 Hr
12、 有差异2/32/3 2 1117368()()31.629.819.81 4 1.24 0.91r r rpHmD Q 9.计算轴向水推力计算轴向水推力根据 HL240 的转轮轴向水推力系数表，转轮直径较小、止漏环间隙较大时取大值，故取K=3.2。所以水轮机转轮轴向水推力为四川大学 * *第 9 页，共 20 页225 1max98109810 0.322393.8 1044tFKD HN三、各方案主要参数三、各方案主要参数同理，方案三和方案四的数据也可通过同样的方法和过程查资料计算得出，四种方案所得数据如表 1-2 所示：ZZ440(1 7MW)ZZ440(2 3.5MW)HL240(1
13、7MW)HL240(2 3.5MW)比转速 (r/min)sn440440220220额定功率 （kw）rP7368368473683684模型最优单位比转速 (r/min)110n1151157272模型额定工况单位流量()r11Qs/m31.511.51 1.241.24转轮直径 (m)1D1.81.2521.37水轮机效率 0.8720.8670.910.905转速n (r/min)375500107300额定流量 27.413.227.713.3四川大学 * *第 10 页，共 20 页()rQs/m3吸出高度 (m)sH-5.53-5.521.991.96实际额定水头 (m)rH31.432.331.631.7实际额定流量()rQs/m36.145101.835103.85100.961510轴向水推力(N)tF0.938457100.689477100.478807100.30643710表 1-2 四种方案数据表格1.31.3 确定机组方案确定机组方案根据上面列举出来的四种方案数据分析，两种机型方案的水轮机转轮直径相近，但HL240 型水轮机方案的工作范围包含了较多的高效率区域，运行效率较高，气蚀系数较小，安装高程较高，有利于提高年发电量和减小电站厂房的开挖工程量；而 ZZ440 型
