水轮机原理课程设计

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1、课程设计任务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-12-一、课程设计的目的和任务1、目的：通过水轮机的课程设计，将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线，它是与水轮机课程教学相辅助的一个理论学习的环节，也是课程教学中一个必不可少的环节。通过水轮机课本章节的相关理论知识的学习后，再通过课程设计的环节以达到巩固和加强理论知识的目的，进一步培养学生独立思考、严谨工作的能力；此外，通过课程设计更进一步掌握造型、设计、参数等程序内容，提高了学生查阅资料和动手实践的能力。2、课程设计

2、的任务：通过所给的原始资料，根据要求明确水轮机的基本工作参数（包括水头H、流量Q、转速n、效率、出力P、吸出高度HS、转轮直径D、水轮机型号、机组台数、装置方式等），整理并绘制成不同形式的曲线，即获得水轮机的特性曲线图。二、电站基本参数G水电站具有防洪，灌溉，发电，养殖等功能。水电站厂房为坝后式，水电站装机容量为7MW，厂房所在平均地面高程440.0m。水位：正常蓄水位为470.00m.死水位:459.00m。距厂房下游100m处水位流量关系见下表格流量m3/s510152030406080水位m430.8430.95431.06431.15431.35

3、431.50431.75431.95机组供水方式：采用单元供水。三、水电站水头范围:Hmax=39M，Hmin=28M，Hav=33M-12-水轮机的简介水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，当水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机，将旋转机械能转换成电能。与发电机连接成的整体称为水轮发电机组，它是水电站的主要设备部分。水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换成为电能的企业，在未来，水能资源的开发和利用将成为资源开发利用的主导能源，所以，水轮机的设计开发对我国水能资源的开发起到很大的推进作用。水轮机大致分为两大类：反击式水轮机和冲击式水

4、轮机；反击式水轮机：转轮利用水流的压力能和动能做工的水轮机称为反击式水轮机。其特征是：压力水流充满水轮机的整个流道，水流流经转轮叶片时，受叶片的作用面改变压力、流速的大小和方向，同时水流在转轮叶片正反面产生压力差，对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮旋转。主要包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型水轮机。冲击式水轮机：转轮只利用水流动能作功的水轮机称为冲击式水轮机。其特征是：有压水流先经过喷嘴形成高速自由射流，将压能转换成动能，并冲击转轮旋转。水流只冲击部分转轮，水流是不充满水轮机的整个流道的，转轮只是部分进水，转轮在大气压的作用下工作。所以叶片一

5、般做成斗叶状。主要包括水斗式（切击式）、斜击式和双击式。水轮机主要类型归纳如下：-12-水轮机的设计步骤1.1.水轮机的选型根据原始资料：Hmax=39M，Hmin=28M，Hw=33M.；电站装机容量为7MW。额定水头Hr=0.9Hw=31.35M。根据水头变化：最小工作水头28m到最大工作水头39m。在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。初步法案如:表1-1初步拟定法案表水轮机型号机组台数单机容量（KW）HL2401700023500ZZ4401700023500

6、1.2原型水轮机各方案主要参数的选择一.HL240型水轮机1台机组(方案一)1.计算转轮直径D1水轮机的额定功率为-12-上式中：——机组单机容量，kw——同步发电机的效率，一般去95%-97%，此去95%。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，这原型水轮机的效率为92%。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，并靠近2.0m，取直径D1=2.0m。2.计算原型水轮机的效率额定工况原型水轮机的效率为

7、3.计算转速n根据水轮机转轮型普推荐的最优单位转速=72r/min，单位转速修正值为单位不需要修正。水轮机转速为根据水轮机设计选取同步转速214.3r/min。-12-4.计算水轮机的工作范围5.计算水轮机实际额定流量6.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可得空化系数修正值=0.04。又从原始资料中根据额定流量求得为水位为431.32m。7.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8.计算轴向水推力根据HL240转轮技术资料

8、提供的数据，转轮轴向推力系数K=0.34-0.4，转轮直径较小，止漏环间隙较大时