水轮装置方式及水轮机型号毕业论文

水轮装置方式及水轮机型号毕业论文

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

第1章基本资料 (3)

1.1地理位置 (3)

1.2流域概况 (3)

1.3水文 (3)

1.3.1气象特性 (3)

1.3.2径流 (4)

1.3.3洪水 (4)

1.3.4河流泥沙 (5)

1.4地形地质条件 (5)

1.5电站基本参数 (6)

1.5.1 电站动能参数 (6)

1.5.2 水库特性 (6)

1.5.3 泥沙特性 (7)

第2章水轮发电机组的选择 (8)

2.1机组台数的确定 (8)

2. 2水轮装置方式及水轮机型号的确定 (8)

2.3水轮机主要参数的确定 (9)

2.3.1确定水轮机的转轮直径 (9)

2.3.2效率修正值的计算 (9)

2.3.3确定水轮机的转速 (10)

2.3.4确定水轮机的吸出高 (10)

2.3.5水轮机的检验计算 (11)

2.4蜗壳和尾水管的选择计算 (12)

2.4.1蜗壳的水力计算及外轮廓的确定 (12)

2.4.2尾水管主要参数的选择 (14)

2.5发电机外形尺寸估算 (16)

2.5.1主要尺寸计算 (16)

2.5.2外形尺寸估算 (17)

2.6调速器和油压装置的型式及尺寸的确定 (18)

2.6.1判断调速器的型式 (19)

2.6.2接力器的选择 (19)

2.6.3主配压阀直径的选择 (20)

2.6.4油压装置选择 (20)

第3章电站枢纽布置 (22)

3.1电站厂房 (22)

2.2 开关站 (23)

2.3 引水系统 (23)

第4章引水系统设计 (24)

4.1引水线路初拟 (24)

4.2进水口设计 (25)

4.2.1进水口型式的选择 (25)

4.2.2有压进水口位置、高程的确定 (25)

4.2.3进水口尺寸的拟定 (26)

4.2.4进口设备 (27)

4.3引水隧洞设计 (28)

4.3.1有压引水隧洞断面形式及断面尺寸 (28)

4.3.2隧洞衬砌的主要类型选择 (29)

4.4压力管道的布置 (30)

4.4.1压力管道类型的选择 (30)

4.4.2压力管道引进及供水方式 (30)

4.4.3压力管道直径、管壁厚度及抗外压稳定的计算 (31)

4.4.4压力管道抗外压稳定校核 (32)

第5章水电站厂房设计 (33)

5.1主厂房主要尺寸的确定 (33)

5.1.1主厂房的长度计算 (33)

5.1.2主厂房的宽度计算 (35)

5.1.3主厂房的各层高程计算 (37)

5.2 副厂房布置 (41)

第6章调压室设计 (43)

6.1是否设置调压室判断 (43)

6.2调压室位置的选择 (43)

6.3调压室的布置方式与型式的选择 (44)

6.4调压室的水利计算 (44)

6.4.1调压室断面面积的计算 (44)

6.4.2调压室最高涌波水位计算 (46)

6.4.3计算调压室最低涌波水位计算 (46)

第7章调节保证计算 (48)

7.1调保计算目的 (48)

7.2调节保证计算的容 (48)

7.3调节保证计算的标准 (48)

7.3.1转速变化率容许值 (48)

7.3.2水击压力容许值 (49)

7.4已知计算参数 (49)

7.5调节保证计算的过程 (50)

7.5.1在设计水头下甩全负荷的调节保证计算 (50)

7.5.2在最大水头下甩全负荷的调节保证计算 (55)

谢辞 (59)

参考资料 (60)

外文文献 (62)

附录 (71)

第1章基本资料

1.1地理位置

XX水电站位于XX省XX县境，地处鲜水河两源之一泥曲河上，下游为朱巴水电站，电站装机容量102MW，多年平均发电量4.04亿kW·h，年利用小时数3961h。坝址区位于XX县境卡娘乡XX大桥下游约3.5km河段，距下游的炉霍县城约45km，距道浮115km，距约660km，库坝区有通乡公路及林场专用公路，并在泥巴乡政府所在地附近与国道317线相接，交通较方便。从至炉霍有317国道直接相通，亦可经318国道在新都桥处经S215、S303省道到达。

1.2流域概况

鲜水河为雅砻江左岸的一级支流，古称鲜水、州江。上游分两源；主源称泥曲（又称泥科、泥渠河），发源于省达旦县青川交界处巴颜喀拉山南麓，源头多沼泽，泥曲河由北向南流。河长364km，平均比降5.9‰，集雨面积6876km2；次源为达曲河发源于甘孜县与石渠县交界的戈洛永扎那玛东西南坡，河长295km，平均比降6.1‰，集雨面积5543km2。两源在炉霍县城北汇合后称鲜水河。鲜水河由西北向东南流经仁达乡、孔色、在道孚县城下游折向南经瓦日、扎拖、瓦多乡等地，在雅江县城上游汇入雅砻江。鲜水河全长541km，河道平均比降13.9‰，流域面积19338km2。流域地理位置界于东经99°15′～101°27′，北纬30°12′～33°25′之间。

1.3水文

1.3.1气象特性

鲜水河流域地处青藏高原东缘的高山峡谷区，属川西高原气候，主要受西风环流和印度洋西南季风的影响，具有高原型季风气候特征。主要特点是：气温低，冬季长，无霜期短，降水少，干湿季分明；辐射强，日照丰富，风速大，气温随海拔的升高呈明显的垂直分布。流域干、湿季分明：干季为11月至次年4月，受高空西风带南支气流控制，天气晴朗，气候干燥，多大风，降水少，多冰雹、雷电；5～10月为流域的湿季，由于南支西风急流逐渐北移到中纬度地区，与北支西风急流合并，西南季风盛行，携带大量水汽，使流域气候湿润、降雨集中，雨量约占全年雨量的90～95%，雨日占全年的80%左右，并且日照少、湿度较大、日温差小。

XX电站的坝址区无气象站。鲜水河流域设有炉霍、道孚两个气象站，其中炉霍站位于炉霍县城，距离电站下坝址约39.1km，台站海拔高程3250.0m，与坝址区海拔高程接近，可以作为本阶段进行气象特性分析的依据站。

据炉霍气象站1957～2010年气象资料统计：多年平均气温6.6℃，极端最高气温31.2℃（2006年7月17日），极端最低气温-24.0℃（1989年1月19日）；多年平均降水量为675.8mm，最大日降水量为53.0mm（2001年7月20日）；多年平均相对湿度58%；多年平均蒸发量为1592.0mm；多年平均风速1.8m/s，历年最大风速21.0m/s，相应风向NW。

1.3.2径流

XX水电站坝址位于朱巴水文站上游约39.1km，集水面积占水文站控制面积的86.3%，因此可将朱巴水文站的径流成果按面积比换算至电站坝址。XX水电站上、下坝址距离仅2.5km，径流成果相近。XX水电站下坝址径流成果见表1-1。

XX水电站坝址径流成果表

1.3.3洪水

XX 水电站坝、厂址设计洪峰流量计算采用朱巴站设计洪峰流量成果用面积比指数n=2/3次方搬移至坝、厂址处，XX 水电站坝、厂址设计洪量计算采用朱巴站的设计洪量成果用面积比指数n=1搬移至XX 水电站坝、厂址处，得到XX 水电站坝、厂址设计洪水成果。由于本阶段泥曲河段无历史洪水资料，因此在XX 水电站坝、厂址校核洪水基础上增加15%作为安全修正值。XX 水电站坝、厂址设计洪水成果分别见表1-2、表1-3。

XX 水电站坝址 设计洪水成果表

表1-2 流量：s m /3 洪量：亿3

m

XX 水电站厂址 设计洪水成果表

表1- 3 流量：s m /3 洪量：亿3

m

1.3.4河流泥沙

鲜水河干流泥沙含量不大，悬移质泥沙侵蚀模数较小，据道孚水文站泥沙资料统计，多年平均含沙量315g/m3，多年平均输沙模数97.5t/(km2·a)。

1.4地形地质条件

水库正常蓄水位3385m，库区回水至尽达下游，库长约13.5km，河道弯曲，日结力背斜以上河段河流总体流向SE，日结力背斜～下坝址河流流向为WE。库岸多呈“V”型谷，河谷较狭窄两岸山体雄厚，岸坡坡度一般为35°～45°，左岸以基岩为主，右岸植被发育，以浅表层覆盖层为主。局部段分布第四系松散堆积体。库区阶地不太发育，仅见三处Ⅰ级阶地，拔河高约为4～10m，台面宽缓平坦，为基座阶地。库区两岸冲沟较发育，规模较大的有布维柯、甲柯沟等9条较大支沟，其中甲柯及其上游侧右岸一条小沟、指日沟和日则沟常年水系发育，沟谷深切，沟床纵坡降缓，沟岸岩体较破碎，分布较多坡、残积覆盖层。沟口未见规模较大的新泥石流堆积，主要为堆积的洪积扇。

XX水库为峡谷型水库，两岸山体雄厚，基岩大部分裸露，虽然工程区地震烈度较高，为Ⅷ度地震区，水库蓄水后，库水抬升较大，最大壅水高78m，但库无区域性断层发育，且为变质砂板岩，水库蓄水后变质砂板岩蓄能条件差，渗透性总体较弱，水库蓄水后诱发地震的可能性小。

坝址为砂板岩地层，区水文地质条件简单，根据坝区地下水的赋存条件，可分为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两种类型。第四系孔隙水主要分布于河谷地带的松散堆积物中，受大气降水、冰雪融水及两岸地下水补给，向河谷排泄。

1.5电站基本参数

1.5.1 电站动能参数

装机容量102MW

水轮机的选型设计说明

水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷

水轮机的选型计算

一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22) 目 录

水斗式水轮机选型实例

水斗式水轮机选型实例 水斗式水轮机选型实例(20080710修改) 2006年曾经写过一篇，方法不再累述，这次的就修改一下，简要说说这2年半来选型的趋势，与时俱进吧。 首先更改一下以前的实例5，最后的型号居然是186/4*12.5.，不好意思，东电哈电的业绩确实太难得到了。 下面是摘抄的各个水斗式生产厂家近2年比较典型的对外宣传业绩: 总的说来具有一下趋势: 1、A475被广泛的应用，基本在600米以下开始取代A237了。横比各个厂家的业绩看出A475成了首选，看来A475比A237的优势被广泛认同。 2、在600~800米水头出现了A870，有几个电站的实例了。 3、在1000米水头段出现了105，有5个以上电站的实例运行了。 4、出现了一些新的型线代号，很多是国外进口转轮的代号。如 A1085 244 520 K001 DF01 T5317 等(新型号有些是厂家自己取的名字，真实性不敢肯定) 5、选型出现了追求价格不计性能的趋势。这个不支持。比如325米 4250千瓦选择105/2*12.5 ;210米2500千瓦选择100/2*12 ;370米4000千瓦110/2*10等等。这样选型都不出问题，什么才会出问题呢,大厂都这样了，小厂是一直都有这种趋势。这2年来钢材上涨的价格吓人，而厂家也在增多，行业价不升反降，分蛋糕的越来越多，所以技术含量不高的厂家报的价格基本都是白菜价了～～～大厂也开始饥不择食了，小机器一样也做。 6、单位转速普遍在39.5~41之间。至于原因上文说到的新的理论已经出版了，名字是《水斗式水轮机基础理论与设计》，书里面有说明。至于485米60MW 选217.2/6*18.1有点太偏颇了。

水轮机型号选择

.水轮机型号选择 水电站水头变化：上游最大—下游最小=校核洪水位—下游正常尾水位 上游最小—下游最大=死水位—校核洪水位 在水轮机系列型谱表3-3和3-4，查出合适的机型有HL240 水轮机HL240型水轮机方案的主要参数选择 （1）转轮直径1D 计算 查水轮机型谱表可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量10'Q =1240L/S=1.243m /s,效率m η=90.4%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1m Q =' 1Q =1.243m /s ，效率η=90.4%，水轮机的额定出力 r N =AQH=8.5×37×(447—404.6）=13334.8kw （其中A 一般取6.5-8.5，Q 为发电流量，H 为上游正常高水位-下游正常尾水位） 由于采用坝后式，H r =0.95H v a =0.95× 244.5812.1+=26.923 （H av =28.34m) ,上述的'1Q 、η和r N =13334.8KW 、r H =26.923m 代入式1D = η r r r H H Q N 1'81.9=2.95m 选用与之接近而偏大的标称直径1D =2.95m （2）转速n 的计算 查水轮机型谱表可得HL240水轮机在最优工况下单位转速' 10n =72.0r/min ，初步假定 '10m n ='10n =72.0r/min,将已知的'10n 和av H =28.34m ，1D =2.95m 代入式n=av H D 1 '1n = 2.9528.3472?=129.93r/min ，选用与之接近而偏大的同步转速n=214.3r/min. （3）效率及单位参数修正 HL240型水轮机在 最优工况下的模型最高效率为max M η=92.0%，模型转轮直径为1M D =0.46m ，可得原型效率： max η=95.0% 则效率修正值为η =95.0%-92.0%=3.0%. 考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的η?值中再减去一个修正值ξ。先取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η?=2.0%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为： max η=max M η+η?=92.0%+2.0%=94.0%

冲击式水轮发电机组技术参数

冲击式水轮发电机组技术参数水轮机 设计水头下 型号设计水头(m) 流量(m3/s)出力(KW)转速(r/min)发电机型号调速器型号 或机座号进水阀 CJ22-W-55/1×4.5 CJ22-W-55/1×5.5 CJ22-W-55/1×6 CJ22-W-55/1×7 CJ22-W-65/1×7.51600.0856109.9920SFW100-6/560手动调速Dg250 1900.0933*******SFW125-6/560手动调速Dg250 2200.1004177.71079SFW160-6/560手动调速Dg250 2600.1091222.91173SFW200-6/650手动调速Dg250 1000.10182.8 727SFW75-8/493手动调速Dg250 1200.1107108.6797SFW100-8/560手动调速Dg250 1400.1196134.4860SFW125-8/560手动调速Dg250 1500.1238147.8891SFW125-6/560手动调速Dg250 1700.1317183948SFW160-6/560手动调速Dg250 1900.1393217.61002SFW200-6/650手动调速Dg250 2200.1499268.81079SFW250-6/740手动调速Dg250 2700.166355.31195SFW320-6/740手动调速Dg250 800.10969.4 615SFW55-10/560手动调速Dg250 900.11681.7 655SFW75-10/560手动调速Dg250 1100.128111.8720SFW100-8/560手动调速Dg250 1300.139142.4785SFW125-8/650手动调速Dg250 1500.149174835SFW160-8/650手动调速Dg250 1700.159212890SFW200-6/650手动调速Dg250 2000.172274.8970SFW250-6/740手动调速Dg250 2400.1883551070SFW320-6/740手动调速Dg250 1000.1637131.5727SFW125-8/560手动调速Dg250 1200.1793172.2797SFW160-8/650手动调速Dg250 1500.2004234.1891SFW200-8/740手动调速Dg250 1600.207262.3920SFW250-6/740手动调速Dg250 1900.2256344.41002SFW320-6/740手动调速Dg250 2200.2427425.31079SFW400-6/850手动调速Dg250 600.14869.7 450SFW55-8/493手动调速Dg300 700.15989.8 486SFW75-8/493手动调速Dg300 800.17 108520SFW100-12/740手动调速Dg300 1000.19 152580SFW125-10/650手动调速Dg300 1100.199174610SFW160-10/740手动调速Dg300 1300.216220662SFW200-10/850手动调速Dg300 1500.233278.5713SFW250-8/740手动调速Dg300 1700.248355758SFW320-8/850手动调速Dg300 2100.275448840SFW400-8/850手动调速Dg300 2400.294557900SFW500-6/850手动调速Dg300 CJ22-W-65/1×8.8105-1700.24-0.312200-400600-750850-990手动调速 1400.1937218.7676SFW200-8/740手动调速Dg300 1600.2071273.7723SFW250-8/740手动调速Dg300 1900.2257353.4788SFW250-8/740手动调速Dg300 CJ22-W-70/1×72200.2428432.3848SFW400-8/850手动调速Dg300 2600.264560.2921SFW500-6/850手动调速Dg300 2900.2788688.6973SFW630-6/990手动调速Dg300

水轮机型号选择

水轮机型号选择 根据水电站的水头变化范围36.0m~38.0m,在水轮机洗力型谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL240和ZZ440两种，现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出有关参数，并进行比较分析。 一）HL240型水轮机方案的主要参数选择 1).转轮直径D1计算 查表3-6和图3-12可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量 Q '1 = 1.24 s m 3 效率m η =92%，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 M '1=1.24s m 3 上述的 Q '1，η和额定出力r N =kw kw N gr gr 40816% 984==万η r H =36m 1D = η 2\3181.9Hr Q Nr '= 92 .03624.181.940816 2 \3??=4.109 m 选用与之接近而偏大的标称直径 D1=4.5m 2) 转速n 计算 查表3-4可得HL240型水轮机在最优工况下单位转速 M n 10 '=72min r ,初步假定10n '=M n 10'将已知的10n '和加权平均水头av H =36m, 1D =4.2m 代入 n= 965 .4367211 =?='D H n min r 故选用与之接近而偏大的用步转速n=100min r 3) 效率及单位参数修正 查表3-6可得HL240型水轮机在最优工况下的模型最高效率为 M m a x η=92% 模型转轮直径为M D 1=0.46m 根据式（3-14） ，求得原型效率 %9.945 .446.0)92.01(1)1(155 11max max =--=--=D D M M ηη则效率修正值为 %9.2%92%9.94max max =-=-=?M ηηη 考

水轮机选择(经典)

第四章水轮机选择 §4.1 水轮机的标准系列 由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。 一、反击式水轮机的系列型谱 表4—1、4—2、4—3、4—4中给出了轴流式、混流式水轮机转轮的参数。 1)、水轮机的使用型号规定一律采用统一的比转速代号。 2)、每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。 二、水斗式水轮机转轮参数 表4—5，系列型谱尚未形成 三、水轮机转轮尺寸系列表（表4—6） 四、水轮发电机标准同步转速（表4—7） 五、水轮机系列应用范围图 为纵座标绘制某一系列水轮机应用范围。 以H为横座标，N 单 1、根据H r、N r→范围→D1，n。 2、水轮机吸出高度的确定H s：根据h s~H的关系曲线确定。 由H r→h s，H s＝h s－▽／900

§4.2水轮机的选择 一、水轮机选择的意义、原则、内容 1、意义 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。 2、原则 (1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。 (2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电 (3)、提高水电站总效率，多发电 (4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用 (5)、优先考虑套用机组 3、内容 (1)、确定机组台数及单机容量 (2)、选择水轮机型式（型号） (3)、确定水轮机转轮直径D1、n、H s、Z a；Z0、d0 (4)、绘制水轮机运转特性曲线

(一)水电站水轮机选型设计方法及案例

水电站水轮机选型设计总体思路和基本方法 水轮机选型是水电站设计中的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式、动能参数、水工建筑物的布置等，并考虑国内外已经生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一 已知参数 1 电站规模：总装机容量：32.6MW 。 2 电站海拔：水轮机安装高程：▽=850m 3 水轮机工作水头： max H =8.18m ，min H =8.3m ，r H =14.5m 。 二 机组台数的选择 对于一个确定了总装机容量的水电站，机组台数的多少将直接影响到电厂的动能经济指标与运行的灵活性、可靠性，还将影响到电厂建设的投资等。因此，确定机组台数时，必须考虑以下有关因素，经过充分的技术经济论证。 1机组台数对工程建设费用的影响。 2机组台数对电站运行效率的影响。

3机组台数对电厂运行维护的影响。 4机组台数对设备制造、运输及安装的影响。 5机组台数对电力系统的影响。 6机组台数对电厂主接线的影响。 综合以上几种因素，兼顾电站运行的可靠性和设备运输安装的因素，本电站选定机组为：4×8.15MW 。 三 水轮机型号选择 1 水轮机比转速s n 的选择 水轮机的比转速s n 包括了水轮机的转速、出力与水头三个基本工作参数，它综合地反映了水轮机的特征，正确的选择水轮机的比转速，可以保证所选择的水轮机在实际运行中有良好的能量指标与空化性能。 各类水轮机的比转速不仅与水轮机的型式与结构有关，也与设计、制造的水平以及通流部件的材质等因素有关。目前，世界各国根据各自的实际水平，划定了各类水轮机的比转速的界限与范围，并根据已生产的水轮机转轮的参数，用数理统计法得出了关于水轮机比转速的统计曲线或经验公式。当已知水电站的水头时，可以用这些曲线或公式选择水轮机的比转速。 轴流式水轮机的比转速与使用水头关系 中国： s n =H 2300 （m ·KW ） 日本： s n = 5020 20000 ++H （m ·KW ）

水轮机选型设计

第六章水轮机选型设计 由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。 水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。 一、水轮机选型设计的任务及内容 1．任务 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。每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。 2．内容 (1) 确定机组台数及单机容量 (2) 选择水轮机型式（型号）及装置方式 (3) 确定水轮机的额定功率、转轮直径D1、同步转速n、吸出高度H s、安装高程Z a 、飞逸转速、轴向水推力；冲锤式水轮机，还包括喷嘴数目Z0、射流直径d0等。 (4) 绘制水轮机运转特性曲线 (5) 估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择 (6) 根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。 二、选型设计 1．水轮机选型设计一般有三种基本方法 (1) 水轮机系列型谱方法: 中小型水电站水轮机选多此种方法或套用法。

水轮机的型号

水轮机的型号（转） 根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水。 轮机型式，阿拉伯数字表示转轮型号，入型谱的转轮的型号为比转速数值，未入型谱的转轮的型号为各单位自己的编号，旧型号为模型转轮的编号；可逆式水轮机在水轮机型式后加“N”表示。第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。水轮机型号中常见的代表符号如表1-2所示。 对于冲击式水轮机，上述第三部分应表示为：转轮标称直径（cm）/每个转轮上的喷嘴数×射流直径（cm）。 表1-2水轮机型号的代表符号

各种型式水轮机的转轮标称直径（简称转轮直径，常用表示）规定如下（参见图1-12所示）： 1．混流式水轮机转轮直径是指其转轮叶片进水边的最大直径； 2．轴流式、斜流式和贯流式水轮机转轮直径是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径； 3．冲击式水轮机转轮直径是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。 水轮机型号示例： 1．HL220-LJ-250，表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴、金属蜗壳，转轮直径为250cm。 2．ZZ560-LH-500，表示转轮型号为560的轴流转桨式水轮机，立轴、混凝土蜗壳，转轮直径为500cm。 3．GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定桨式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直径为300cm。 4．2CJ20-W-120/2×10，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴、转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，射流直径为10cm。 主题：[水力发电设备]水轮发电机

水斗式水轮机的水力设计

2. 水斗式水轮机的水力设计 本章对冲击式水轮机水斗内的流动进行了经典的分析，在实验室的测量结果的例子中也提到了，包括现代CFD分析中对水斗内流动的可能出现的不确定性的讨论。 2.1. 水斗式水轮机水斗内流动的图形化分析 当下冲击式水轮机水斗的水力设计是基于非平稳自由面的CFD分析。此方法在不断改进中，但它仍然需要一段很长的路要走来得到正确的解决方案，而且模型试验仍是目前制造高效率的水斗的唯一的办法。值得感兴趣的是了解到94年前冲击式水轮机式水斗的非平稳流的流动分析是在图形分析方法的基础上进行的，并由挪威科技大学研发成功的。这是H.Christie在硕士期间开发的方法，他后来任上述的水轮机制造公司KVAERNER首席官。 这个分析的原理是基于一个表面微粒的加速度表面必须垂直于水斗内的水面，然后，此方法的使用者_必须首先绘制水斗内假定的移动表面符合假设的粒子路径，一步一步地及时使用小的增量得射流越过水斗，直至射流所切取的部分冲出水斗。 图7. 取自图形化分析的动态水面在某个时间点“冻结”，还显示出了水面上的粒子径。 此分析的目的是找到水斗的一个最优的水力形状如出口角度和水的射流进口部分，以免产生分流水和击中相邻水斗背面侧的水。关于冲击式水轮机水斗的CFD流动分析工作在[2]中有提到，但在本文中不会介绍。 2.2 . 冲击式水轮机模型试验测量结果 目前CFD分析得到广泛使用，但对受尖端引起的中心尾流和气流损失引起的打开面影响的喷嘴内的速度分布的分析是不正确的[3]。如图8所示，由挪威科技大学的微型毕托管测量喷嘴内的速度分布。因为射流的速度分布的改变取决于喷嘴的距离，没有正确的射流速度分布的CFD分析也将是不正确的。

水轮机作业

第1章 概论 （一） 单项选择题 1．水轮机的工作水头是（ ）。 （A ）水电站上、下游水位差 （B ）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差 2．水轮机的效率是（ ）。 （A ）水轮发电机出力与水流出力之比 （B ）水轮机出力与水流出力之比 3．反击式水轮机是靠（ ）做功的。 （A ）水流的动能 （B ）水流的动能与势能 4. 冲击式水轮机转轮是（ ）。 （A ）整周进水的 （B ）部分圆周进水的 5．喷嘴是（ ）水轮机的部件。 （A ）反击式 （B ）冲击式 （二）填空题 1．水电站中通过 把水能转变成旋转机械能，再通过 把旋转机械能转变成电能。 2．水轮机分为 和 两大类。 3．轴流式水轮机分为 和 两种。 4．水轮机主轴的布置形式有 和 两种。 5．冲击式水轮机有 、 和 三种。 （三）计算题 1．某水轮机的水头为18.6m ，流量为1130m 3/s ，水轮机的出力为180MW ，若发电机效率97.0=g η，求水轮机的效率和机组的出力g P 。 2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为a P 310650?，压力表中心高程为887m ，压力表所在钢管内径D = 6.0m ，电站下游水位为884m ，水轮机流量Q = 290 m 3/s ，若水轮机的效率%92=η，求水轮机的工作水头与出力。 第2章 水轮机的工作原理 （一） 单项选择题 1．水轮机中水流的绝对速度在轴面上的投影是（ ）。 （A ）轴向分量z v （B ）轴面分量m v 2．水轮机中水流的轴面分量m v 与相对速度的轴面分量m w （ ）。 （A ）相等 （B ）不相等 3．水轮机输出有效功率的必要条件是（ ）。 （A ）进口环量必须大于0 （B ）进口环量必须大于出口环量 4．无撞击进口是指水流的（ ）与叶片进口骨线的切线方向一致。 （A ）绝对速度 （B ）相对速度 5．法向出口是指（ ）。 （A ）出口水流的绝对速度是轴向的 （B ）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直 （二）填空题 1．水轮机转轮中的水流运动是 和 的合成。 2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是 和 。

水轮机选择(经典)

第四章水轮机选择 §水轮机的标准系列 由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。 一、反击式水轮机的系列型谱 表4—1、4—2、4—3、4—4中给出了轴流式、混流式水轮机转轮的参数。 1)、水轮机的使用型号规定一律采用统一的比转速代号。 2)、每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。 二、水斗式水轮机转轮参数 表4—5，系列型谱尚未形成 三、水轮机转轮尺寸系列表（表4—6） 四、水轮发电机标准同步转速（表4—7） 五、水轮机系列应用范围图 以H为横座标，N单为纵座标绘制某一系列水轮机应用范围。 1、根据H r、N r→范围→D1，n。 2、水轮机吸出高度的确定H s：根据h s~H的关系曲线确定。 由H r→h s，H s＝h s－▽／900

§水轮机的选择 一、水轮机选择的意义、原则、内容 1、意义 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。 2、原则 (1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。 (2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电 (3)、提高水电站总效率，多发电 (4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用 (5)、优先考虑套用机组 3、内容 (1)、确定机组台数及单机容量 (2)、选择水轮机型式（型号） (3)、确定水轮机转轮直径D 1、n、H s 、Z a ；Z 、d (4)、绘制水轮机运转特性曲线 (5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、 调速器及油压装置选择 (6)、根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等 方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定 机组的技术条件，作为进一步设计的依据。 4、有关资料 (1)、水轮机产品技术资料：

水轮装置方式及水轮机型号毕业论文

水轮装置方式及水轮机型号毕业论文 目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章基本资料 (3) 1.1地理位置 (3) 1.2流域概况 (3) 1.3水文 (3) 1.3.1气象特性 (3) 1.3.2径流 (4) 1.3.3洪水 (4) 1.3.4河流泥沙 (5) 1.4地形地质条件 (5) 1.5电站基本参数 (6) 1.5.1 电站动能参数 (6) 1.5.2 水库特性 (6) 1.5.3 泥沙特性 (7) 第2章水轮发电机组的选择 (8) 2.1机组台数的确定 (8) 2. 2水轮装置方式及水轮机型号的确定 (8) 2.3水轮机主要参数的确定 (9) 2.3.1确定水轮机的转轮直径 (9) 2.3.2效率修正值的计算 (9) 2.3.3确定水轮机的转速 (10) 2.3.4确定水轮机的吸出高 (10) 2.3.5水轮机的检验计算 (11) 2.4蜗壳和尾水管的选择计算 (12) 2.4.1蜗壳的水力计算及外轮廓的确定 (12) 2.4.2尾水管主要参数的选择 (14) 2.5发电机外形尺寸估算 (16) 2.5.1主要尺寸计算 (16) 2.5.2外形尺寸估算 (17) 2.6调速器和油压装置的型式及尺寸的确定 (18) 2.6.1判断调速器的型式 (19) 2.6.2接力器的选择 (19) 2.6.3主配压阀直径的选择 (20) 2.6.4油压装置选择 (20) 第3章电站枢纽布置 (22) 3.1电站厂房 (22) 2.2 开关站 (23) 2.3 引水系统 (23) 第4章引水系统设计 (24) 4.1引水线路初拟 (24)

4.2进水口设计 (25) 4.2.1进水口型式的选择 (25) 4.2.2有压进水口位置、高程的确定 (25) 4.2.3进水口尺寸的拟定 (26) 4.2.4进口设备 (27) 4.3引水隧洞设计 (28) 4.3.1有压引水隧洞断面形式及断面尺寸 (28) 4.3.2隧洞衬砌的主要类型选择 (29) 4.4压力管道的布置 (30) 4.4.1压力管道类型的选择 (30) 4.4.2压力管道引进及供水方式 (30) 4.4.3压力管道直径、管壁厚度及抗外压稳定的计算 (31) 4.4.4压力管道抗外压稳定校核 (32) 第5章水电站厂房设计 (33) 5.1主厂房主要尺寸的确定 (33) 5.1.1主厂房的长度计算 (33) 5.1.2主厂房的宽度计算 (35) 5.1.3主厂房的各层高程计算 (37) 5.2 副厂房布置 (41) 第6章调压室设计 (43) 6.1是否设置调压室判断 (43) 6.2调压室位置的选择 (43) 6.3调压室的布置方式与型式的选择 (44) 6.4调压室的水利计算 (44) 6.4.1调压室断面面积的计算 (44) 6.4.2调压室最高涌波水位计算 (46) 6.4.3计算调压室最低涌波水位计算 (46) 第7章调节保证计算 (48) 7.1调保计算目的 (48) 7.2调节保证计算的容 (48) 7.3调节保证计算的标准 (48) 7.3.1转速变化率容许值 (48) 7.3.2水击压力容许值 (49) 7.4已知计算参数 (49) 7.5调节保证计算的过程 (50) 7.5.1在设计水头下甩全负荷的调节保证计算 (50) 7.5.2在最大水头下甩全负荷的调节保证计算 (55) 谢辞 (59) 参考资料 (60) 外文文献 (62) 附录 (71)

水轮机选型

水轮机型号选择 根据已知的水能参数初选水轮机型号 最大工作水头：H max =Z 上max -Z 下min -△h=609.86-573.12-1.732=35 m 最小工作水头：H min =Z 上min -Z 下max -△h=607.78-574.27-1.732=31.77m 平 均 水 头：H a =12 (H max +H min )= 1 2 ×(35.85+31.35)=33.4 m 查水电站机电设备手册根据我国小型反击式水轮机适应范围参考表初选水轮机型号。 初选水轮机型号：HL240-LJ-140 水轮机类型 混流式 转轮型号 HL240 最大水头 35m 最小水头 31.77m 设计水头 33m 出力 3400kw 校核机组的稳定性 水轮机主要参数的计算： HL240-LJ-140型水轮机方案主要参数的计算: 转轮直径计算 Nr=3400/0.95=3368.42kw Hr=33.4m D 1= M Hr Q Nr η23 181.9' (1-3) 式中： Nr-为水轮机的额定出力（kw ） D 1 -为水轮机的转轮直径（m ） ηM -为水轮机的效率 Hr-为设计水头（m ） Q 1′--为水轮机的单位流量（m 3/s ） 由水力机械课本附表1中查得Q 1′=12.4 L/s=1.24m 3/s,同时在附表1中查得

水轮机模型在限制工况下的效率ηM =90.4%，由此可初步假定水轮机在该工况的效率为92.0% 将Nr=3400kw, Q 1′=1.24 m 3/s, Hr=33.4m, ηM =92%得 m D 12.192 .04.3324.181.942 .33682 31=???= 选择与之接近而偏大的标准直径D 1=1.40m 效率的修正值计算 由水力机械课本附表1查得水轮机模型在最优工况下的效率ηMmax =89.6%,模 型转轮直径D 1M =0.46m, 则原型水轮机的最高效率η max ，即： η max =1-（1-η Mmax ）5 1 1D D M (1-4) 式中： ηmax --为原型水轮机的最高效率 η Mmax --为水轮机模型在最优工况下的效率 D 1M --为模型转轮直径 （m ） D 1 --为原型转轮直径 （m ） 将η Mmax =91.0% ，D 1M =0.46m, D 1=1.4m 带入得: η Mmax =1-（1-η max ）5 1 1D D M =1-（1-0.91）54 .146.0 =92.8% 考虑到制造工艺水平的情况取ε1=1%由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似，故认为ε2=0，则效率修正值Δη为： Δη=ηmax -η Mmax -ε 1 式中： Δη--为效率修正值 ηmax --为原型水轮机的最高效率 η Mmax --为水轮机模型在最优工况下的效率 将ηmax=0.928，ηMmax=0.91，ε1= 0.01带入上式得：

水轮发电机选择

水轮发电机的选择计算 一、 发电机型式的选择 水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。 二、 主要尺寸估算 待选水轮发电机的有关参数如下： 发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18 外形尺寸计算如下： 1、极距τ 根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42p s K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2 式中 9 ,,,10~8,:18 ;:); (:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s = f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。 f s =247423／ 0.875=282769KV A 。 4 18 *2282769 *9=τ=84.73 cm

由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。 V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3 式中 飞逸线速度 秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm. V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s 查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。 2、定子内径i D 计算公式： τπ p D i 2== 3.784*18 *2π =971.43 cm 参考【2】P 160公式3-4 3、定子铁芯长度t l 计算公式： e i f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5 式中： 冷却方式为空冷 取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:); (:);(:); (:6160-?=-C P C cm D rpm n KVA S i e f .7 166*3.4971*107282769 26-?= t l =256.79 cm