畢業(yè)設(shè)計(jì)水電站的水輪機(jī)設(shè)計(jì)

1、1前言42水電站的水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)52.1水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)概述52.2水輪機(jī)選型的任務(wù)62.3水輪機(jī)選型的原則62.4水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)的條件及主要參數(shù)72.5確定電站裝機(jī)臺數(shù)及單機(jī)功率72.6選擇機(jī)組類型及模型轉(zhuǎn)輪型號82.7初選設(shè)計(jì)（額定）工況點(diǎn)112.8確定轉(zhuǎn)輪直徑122.9確定額定轉(zhuǎn)速n122.10效率及單位參數(shù)的修正132.11核對所選擇的真機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑142.12182.13計(jì)算水輪機(jī)額定流量q19,r2.14確定水輪機(jī)允許吸出高度202.15計(jì)算水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速252.16計(jì)算軸向水推力P252.17估算水輪機(jī)的質(zhì)量262.18繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線263水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖的繪制3

2、53.1導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的基本類型353.2導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的作用363.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求363.4導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖繪制的目的373.5導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖的繪制步驟374水輪機(jī)金屬蝸殼水力設(shè)計(jì)414.1蝸殼類型的選擇414.2金屬蝸殼的水力設(shè)計(jì)計(jì)算415尾水管設(shè)計(jì)495.1尾水管概述495.2尾水管的基本類型495.3彎肘形尾水管中的水流運(yùn)動496水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)506.1概述506.2水輪機(jī)主軸的設(shè)計(jì)506.3水輪機(jī)金屬蝸殼的設(shè)計(jì)516.4水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)526.5導(dǎo)水機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)556.6水輪機(jī)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)586.7水輪機(jī)的輔助裝置617金屬蝸殼強(qiáng)度計(jì)算637.1金屬蝸殼受力分析637.2蝸殼強(qiáng)度計(jì)算6

3、37.3計(jì)算程序及結(jié)果668結(jié)論712.1水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)概述2.2水輪機(jī)選型的任務(wù)2.3水輪機(jī)選型的原則N2.4水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)的條件及主要參數(shù)PMWPLm,m,rm,mq,m/m2.5確定電站裝機(jī)臺數(shù)及單機(jī)功率ggp式中：P電站總裝機(jī)容量,已知：P；Pg2.6選擇機(jī)組類型及模型轉(zhuǎn)輪型號mmrbmbm2.7初選設(shè)計(jì)（額定）工況點(diǎn)rr）。rrrr/nr/r/nr/rrrbrL/r/）；L/r/2.8確定轉(zhuǎn)輪直徑PP/rggPggPrrrrmP水輪機(jī)額定功率，PkWr水輪機(jī)額定工況的單位流量，rm/mmmcmcm2.9確定額定轉(zhuǎn)速r對于方案：rrr/rr對于方案b：rrrr2.10效率及單位參數(shù)的

4、修正（）m式中：真機(jī)的最優(yōu)工況效率；模型機(jī)的最優(yōu)工況效率，方案：mmmm；方案b：m。式中：模型的轉(zhuǎn)輪直徑,兩種方案中：m；mm真機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑,兩種方案中：m。mmnnn，所以單位轉(zhuǎn)速可不修正，即：nm2.單位流量的修正值：m(m，所以單位流量可不修正，即：mbmmnnn，所以單位轉(zhuǎn)速可不修正，即：n。m2.單位流量的修正值：m(m，所以單位流量可不修正，即：m2.11核對所選擇的真機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑rmrmr式中：n額定單位轉(zhuǎn)速，n=428.6r/min；D真機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑，Dm；H設(shè)計(jì)水頭，Hm；n單位轉(zhuǎn)速修值，取n。計(jì)算得：r(m)r/min。NNr(m)N()mmNN()11t11t11tHma

5、xm模型機(jī)的單位轉(zhuǎn)速為：mi式中：n額定轉(zhuǎn)速，n=428.6r/min；D真機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑，Dm；單位轉(zhuǎn)速修值，；H水頭，這里分別取HHm和HHm。當(dāng)HH當(dāng)HHm，計(jì)算得：r/；m，計(jì)算得：r/。r/r/Dm1n=81.96r/minQ=1155L/S11r11r5%功率限制線實(shí)際工況點(diǎn)2.12確定水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大開度、最大可能開度、最優(yōu)開度D0001mmD0m0m01m001mm1mDm。0mmmmmmmmmmmmmm式中：原型機(jī)導(dǎo)葉的最大開度，計(jì)算得：mm。mm；ymmm式中：ym模型機(jī)導(dǎo)葉的最優(yōu)開度，由1在HLA616模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線上，找最優(yōu)工況點(diǎn)所對應(yīng)的開度值，可知：ym計(jì)算得：mm

6、。mm。,qq,式中：P水輪機(jī)額定出力，P；額定水頭，m；,rq,m/zq,q,m/q,m/q,N()im,m,m,m,m,rmmmmmmrmmmmmmmN()N()N()N()N()N()N()()NimH水輪機(jī)允許吸出高度，Hm；0b00100m裝2.15計(jì)算水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速HL(r/式中:原型水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速；模型水輪機(jī)最大可能開度的單位飛逸轉(zhuǎn)速，由中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表，可知：r/；最大水頭，=76.55m。計(jì)算得，r/。2.16計(jì)算軸向水推力PK式中：K軸向水推力系數(shù)，由參考資料可知：K，本次設(shè)計(jì)取K；轉(zhuǎn)輪直徑，m。計(jì)算得：P。(1tf=9.81N)2.17估算水輪機(jī)的

7、質(zhì)量bmbbbbb2.18繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線mmimiii單位轉(zhuǎn)速修正值，。當(dāng)Hm，計(jì)算得：當(dāng)Hm，計(jì)算得：當(dāng)Hm，計(jì)算得：r/；r/；r/；當(dāng)Hm,計(jì)算得：當(dāng)Hm，計(jì)算得：r/；r/；當(dāng)Hm，計(jì)算得：r/。m(i),mHm1Hm1r/mm/Wr/Hmr/1Hm1mm/WHm1Hm1r/mm/WHm1Hm1r/mm/Wr/Hmr/1Hm1mm/WHm1Hm1r/mm/W易找出，此時(shí)都應(yīng)借助輔助曲線易找出，此時(shí)都應(yīng)借助輔助曲線（）輔助曲線，其中=，其計(jì)算表和曲線圖如下：（）（）輔助曲線（）輔助曲線(P)im(i)iiiiiiiPiiiiiiiP(P)i(P)(P)，iii(N)(P)iP

8、Pmm/PmAP），,BrB3.1導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的基本類型3.2導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的作用3.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求3.4導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖繪制的目的(),eqoac(,a.)=010mm3.5導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖的繪制步驟,mmmmdrbbmmddeLLmmmmmmLmmLmmLLmmp,mm0mmmymmmmmm），繪制周上均布，取m,m,m和任意一個(gè)開度值，得到真機(jī)的開度值。.mx=.=186.08LmmLmm),(),(),()曲線ABAB,=010mm4.1蝸殼類型的選擇T4.2金屬蝸殼的水力設(shè)計(jì)計(jì)算rrbKrHHmrrm/rmmmmmmKmmbbbbbbbbmmbmm=640mmKK:mmKmm=186

9、0mmm=qm/,rm/=1860mmC()ihihiihiiiiiiiiirii/riiiii/diiirdLLLrVBKt!,i!,xi!,f!,l!,=b=*/RA=+=*/=b*+=*h=+/=*/*/=RA+h/=+=/Ks=*(RA+*h(RA+*RA*hh/=Ksi=i/Ifi=Ks=*RA*h/=+=+h/=RA+=+i,=RAh/=*+*/+e=*=*l=*+=*=(l+/*h=*h+*=+*=+=+*i,Ifi=5.1尾水管概述5.2尾水管的基本類型）。5.3彎肘形尾水管中的水流運(yùn)動6.1概述6.2水輪機(jī)主軸的設(shè)計(jì)HLMPnrkgfmnnnPP6.3水輪機(jī)金屬蝸殼的設(shè)計(jì)HL50mm6.4水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.5導(dǎo)水機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)LLLLmaA*6.6水輪機(jī)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24p6.7水輪機(jī)的輔助裝置dbdcm7.1金屬蝸殼受力分析7.2蝸殼強(qiáng)度計(jì)算1+gkg/mrr)rparr實(shí)計(jì)rrrp實(shí)pp實(shí)校p實(shí)實(shí)實(shí)p實(shí)校rrrbrrrbr