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1、水轮机课程设计学院：水电学院 班级：08水工本03班姓名：顾文钰学号：目 录一、基本资料 41.1基本资料 41.2 设计内容 4二、机组台数与单机容量的选择52.1机组台数与机电设备制造的关系52.2机组台数与水电站投资的关系52.3机组台数与水电站运行效率的关系52.4机组台数与水电站运行维护工作的关系 52.5单位容量的选择 5三、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63.1 HL240型水轮机 63.1.1转轮直径D计算63.1.2转速计算 63.1.3效率修正值的计算73.1.4工作范围校核83.1.5吸出高度Hs的计算93.1.6装置方式 103.1.7
2、安装高程的确定103.2 ZZ440型水轮机 103.2.1转轮直径D计算 103.2.2 转速计算 113.2.3效率及单位参数修正113.2.4工作范围的检验计算133.2.5 吸出高度Hs的计算143.2.6 装置方式143.2.7 安装高程的确定143.3 两种方案的比较分析 15四、水轮机运转特性曲线的绘制 164.1 基本资料164.2 等效率线的计算与绘制 164.3 出力限制线的绘制 184.4 等吸出高度线的计算 18五、蜗壳设计 205.1蜗壳型式的选择 205.2主要参数确定205.2.1 断面形状的确定 205.2.2 蜗壳包角的选择205.2.3蜗壳进口断面面积及尺寸
3、 205.3 蜗壳的水力计算及单线图，断面图的绘制215.3.1 根据以选择的蜗壳断面形状，确定具体尺寸225.3.2 中间断面尺寸22六、尾水管设计236.1 尾水管型式的选择 236.2 尺寸确定及绘制平面剖面单线图 23七、发电机的选择 25八、调速设备的选择 268.1 调速器的计算 268.2 接力器的选择 268.2.1 接力器直径的计算 268.2.2 接力器最大行程的计算 268.2.3 接力器容量的计算 278.3 调速器的选择 278.4 油压装置的选择 27九、参考资料 27十、附图 28推进学校内涵建设深化年各项工作和“三乐两校”主题教育活动的开展，进一步繁荣校园文化，
4、搭建具有时代特征大学生特点的文化艺术活动平台，促进学院间师生的友谊水 轮 机 选 型 设 计第一节 基本资料1.1基本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，厂房型式为引水式。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 年调节保证出力 4万kw装机容量 16万kw多年平均发电量 42000 kwh最大工作水头 38.0 m加权平均水头 36.0
5、 m设计水头 36.0 m最小工作水头 34.0 m平均尾水位 152.0 m设计尾水位 150.0 m发电机效率 96%-98%1.2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，正确地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） 确定机组台数与单机容量。（2） 确定水轮机的型号、装置方式、转轮直径、转速、吸出高度与安装高程。（3） 绘制水轮机运转特性曲线。（4） 确定蜗壳型式与尺寸。（5） 尾水管的型式与尺寸。（6） 发电机的选择。（7） 选择调速器与油压装置。第二节 机组台数与单机容量的选择水电站的
6、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，当机组台数不同时，则单机容量不同，水轮机的转轮直径、转速也就不同，有时甚至水轮机型号也会改变，从而影响水电站的工程投资、运行效率、运行条件以及产品供应。选择机组台数与单机容量时应遵守如下原则：2.1 机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多，单机容量减少，尺寸减小，制造及运输较易，这对制造能力和运输条件较差的地区有利的，但实际上说，用小机组时单位千瓦消耗的材料多，制造工作量大，所以最好选用较大容量的机组。2.2 机组台数与水电站投资的关系当选用机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价多，而且相应的阀门、
7、管道、调速设备、辅助设备、电气设备的套数增加，电气结构较复杂，厂房平面尺寸增加，机组安装，维护的工作量增加，因而水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加，但采用小机组时，厂房的起重能力、安装场地、机坑开挖量都可以缩减，因而有减小一些水电站的投资，在大多数情况下，机组台数增多将增大投资。2.3 机组台数与水电站运行效率的关系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，当水电站担任系统尖峰负荷时，由于负荷经常变化，而且幅度较大，为使每台机组都可以高效率工作，需要更多的机组台数。2.4 机组台数与水电站运行维
8、护工作的关系机组台数多，单机容量小。水电站运行方式就较灵活，易于调度，机组发生事故产生的影响小，检修较易安排，但运行、检修、维护的总工作量及年运行费用和事故率将随机组台数的增多而增大，故机组台数不宜太多。上述各种因素互相联系而又相互对立的，不能同时一一满足，所以在选择机组台数时应针对具体情况，经技术经济比较确定。遵循上述原则，该水电站的装机容量为16万kw，由于1.5万kw16万kw25万kw，该水电站为中型水电站，并担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。且宜选用偶数机组台数（两个合用一个变压器，方便变电和配电）：4台。2.5 单位容量的选择:单机容量N=16万4=4万
9、KW,水轮机额定出力: (：发电机效率：96%-98%,取96%)即 =N98=4000096=41666.7KW。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根据该水电站的水头变化范围34.0 m38.0 m，参照水电站表3-3和表3-4的水轮机系列型普表查出合适的机型有HL240型水轮机（适用范围2545）和ZZ440型水轮机（适用范围20-40）两种。现将这两种水轮机作为初步方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。3.1 HL240型水轮机表3-1叶片数导叶相对高度最优单位转速限制工况单位流量气蚀系数模型直径140.365721.240.200.463.1.
10、1 转轮直径D计算由表3-1可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量，效益，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流益,效率 。上述的、=41666.7KW 、和Hr=36.0带入选用与之接近而偏大的标称直径=4.6m.3.1.2 转速计算 式中： 由表3-1查得在最优工况下的=72.0，初步假定。 r/min上式中： 单位转速采用最优单位转速 r/minH采用设计水头，36.0m采用选用的标准直径=4.6m采用与其接近的同步转速n= 93.8r/min，磁极对数p=323.1.3 效率修正值的计算由水利机械附表1查得HL240 在最优工况下最高效率为92.0%，模型转轮直径=0.46m，所以原型水轮机的最高效率可采用下式计算，即 =1-（1-0.92）=0.95.0=95.0则效率修正值为，考虑到制造水平的情况，常在以求得的中再减一个修正值，取=0.2；则效率修正值
