水轮机课程设计说明

1、水轮机课程设计说明书姓名：学号：学院：水利水电学院 班级： 指导老师：目录一、水轮机选型及参数计算1. 已知参数12. 水轮机型号选择13. 水轮机基本参数计算1二、水轮机运转特性曲线的绘制1. 等效率曲线的绘制32. 等吸出高度线绘制43. 出力限制线绘制5三、蜗壳设计1. 蜗壳型式及基本参数的选择62. 进口断面计算63. 圆断面计算74. 椭圆形断面计算8四、尾水管设计1. 尾水管形式的选择92. 尾水管高度的确定93. 尾水管各部分尺寸的计算蜗壳平面图10蜗壳单线图11尾水管图12一、水轮机选型及参数计算1. 已知参数装机容量 580.00MW ；装机台数 4 台；单机容量 145MW

2、 ；Hmax=84.5m ； Hmin=68.00m ； Hr =73.00m ； Ha =71.2m水轮机安装高程 580.00m2. 水轮机型号选择ns=2000-20= 2000-20=214.0873m kw)可以选择 HL220 型水轮机3. 水轮机基本参数计算1）计算转轮直径 D1 。水轮机额定出力：取最优单位转速 n110况点单位流量，则 Q11r修正值3%0.89PNG145000rG 0.98147959 KW71.0r/min1.14( m3 /则设与出力限制线交点的单位流量为设计工s ），对应的模型效率 M 89%暂取效率计工况原型水轮机效率0.03 0. 92，水轮机转

3、轮直径 D1为D1Pr9. 81Q11r Hr1.51479591.54.80m9.81 1.14 731.5 0.92取标准值 D1=5m该方案水头高于 40m,故应使用金属蜗壳，则使用水轮机型号为HL220-LJ-500 2）效率 的计算max1 - (1 -1 (10. 91)5 0. 460. 9440. 944 0. 92 0. 0240. 89 0. 024 0. 9143）转速 n 的计算n n110 Ha71 71. 2D15119. 82( r/min )转速计算值介于发电机同步转速115.4 至 125 （r/min ）之间，但与 115.4 更接近，故取水轮机的转速 n

4、为115.4r/min4）水轮机设计流量 Qr 的计算Q11r D1 Hr1.14 5273 243. 5m3/s5）几何吸出高度Hs的计算。在设计工况下，模型水轮机的空化系数为0.133，取0.02 。Hs10 - 900 -()Hr10 - 580 - 0.135 73 -0.5m900则取吸出高度 Hs-1m。5）水轮机工作围的检验Q11rPr9. 81D12Hr3 / 29.8114795921.5 =1.05 (m/s)0.92 52 731.5最大、最小水头所对应的单位转速n11minnD1Hmaxmax115. 4 584. 562. 76( r/min )n11maxnD1Hm

5、in115. 4 56869. 9(7 r/min )平均水头对应的单位转速n11anD1Ha115. 4 5 68. 38( r/min )71.2在 HL220 型水轮机模型综合特性曲线图上，分别绘出Q11r1050L / s ，n11min 62. 76r / min和n11max 69. 97r / min为常数的直线，根据图可得，效率 在高效率区附近。因此该方案可行。二、水轮机运转特性曲线的绘制1.等效率曲线的绘制原型水轮机效率M水轮机出力P 9. 81D12H 1. 5 Q11由附表 9（12 页）查出 Q11并计算出 P 得到下表H=68mn=69.97r/minH=71.2mn

6、=68.38r/minH=73mn=67.53r/minH=84.5mn=62.77r/minPPPP0.820.8440.6373123.20.6479588.250.6583916.60.68109331.20.840.8640.6779608.740.6886566.370.6991191.610.73120151.50.860.8840.7388745.70.7395082.740.7398711.370.78131352.90.880.9040.7896969.510.77102561.80.77106475.90.84144657.30.90.9240.86109280.50.85

7、115722.40.85120138.70.951672200.90.9241.11141048.11.1149758.41.09154060.20.951672200.880.9041.17145454.31.17155840.71.16160405.21.13194598.50.860.8841.22148314.71.22158905.41.22164969.71.17197029.30.840.8641.261497121.26160402.41.26166523.81.25205738.90.820.8441.3150889.11.31162907.21.31169124.21.29

8、207407.72.等吸出高度线绘制Hs10 - 900M)Hr由附表 9（ 12 页）查出相关数据。根据各工况点的 Hs 、 P，绘出各水头下的 Hs=f （P）曲线PH=84.5n=62.770.10.890.9140.8610.1449740.6-0.780.110.90.9240.9710.985 170741.3-1.6250.120.880.9091.0311.8377378.4-2.470.130.885 0.9091.112.675190481-3.3150.140.872 0.8961.1513.5296291.2-4.16H=73n=67.530.10.894 0.9180

9、.848.76117954.40.60.110.920.9440.969.49138623-0.130.120.920.9441.0410.2250174.9-0.860.130.891 0.9151.1310.9558158.2-1.590.140.872 0.8961.1811.6861726.8-2.32H=68n=69.970.10.891 0.9150.838.16104441.11.20.110.920.9440.958.84123329.70.520.120.920.9441.049.52135013.6-0.160.130.895 0.9191.1310.2142812.5-0

10、.840.140.873 0.8971.1910.8846795.1-1.523.出力限制线绘制求出与Hmin和Hr相对应的水轮机出力 Pmin 、 Pr ，将点（ Hr ， Pr ）、点（ Pmin、Hmin ）连成一条斜线，此线即为水轮机出力限制线。QPH=730.9091.1616.13H=680.9141.14714.590807060(Hiiiui. Pmui)5.0010.0015.0020.00 p三、蜗壳设计1. 蜗壳型式及基本参数的选择本电站水头在 40m 以上，故选用金属蜗壳，包角选为 345 。取 55 ，查表得蜗壳流速系数 K=0.87取Da 1.55，Db 1. 33

11、，计算得到 Ra 3. 325m， r a 3. 875mbD0 0. 25 ，得b0 1. 25D1h b0， 取 0.2 ，计算得 h=0.83m22. 进口断面计算进口断面流量Q0360 Qr345360243. 5233. 35m3 /s ）进口断面流速v0 K Hr0. 87 73 7. 43 (m/s )进口断面面积F vQ00237.3.4335 31. 4 （m2）进口断面半径F031.43. 14153. 16m)查表得 D=7.75 ， K=0.157.75 r020.154.03m)进口断面中心距a0r00* 2 h 24. 033. 1620. 832 7. 30 （m

12、 ）进口断面外径R0a00 7. 33.1610.46m)蜗壳系数Ca0002345蜗壳常数KQr C360 2243.5 48051. 677203. 圆断面计算ix2h2air0xRiai分别取不同值计算于下 表rb13450.724.035.7930.692.2592532.9788.8693.097.0110.123300.694.035.5410.692.2028052.898.3543.016.929.92733150.664.035.2890.692.1448722.8017.8462.926.839.75343000.634.035.0380.692.085332.717.34

13、62.836.749.57552850.594.034.7860.692.0240372.6186.8532.756.659.39462700.564.034.5340.691.9608292.5236.3672.666.559.2172550.534.034.2820.691.8955142.4275.8892.566.469.02282400.54.034.030.691.8278682.3285.4192.476.368.82992250.474.033.7780.691.7576192.2264.9572.386.268.632102100.444.033.5260.691.68444

14、42.1224.5032.286.158.43111950.414.033.2740.691.6079412.0144.0572.186.048.223121800.384.033.0230.691.5276131.9033.622.085.938.008131650.344.032.7710.691.4428181.7873.1921.975.827.787141500.314.032.5190.691.3527191.6652.7731.865.77.556151350.284.032.2670.691.2561751.5372.3641.755.577.315161200.254.032

15、.0150.691.1515641.4021.9641.635.437.06171050.224.031.7630.691.0364481.2551.5761.55.296.7918900.194.031.5110.690.9068351.0941.1981.375.126.4984. 椭圆形断面计算当计算圆形断面半径 s 时，蜗壳的圆形断面不能与座环蝶形边相切，须由 圆断面过渡到椭面断面。圆断面计算中，当 = 90 时，1.37 m s ，即 =90 时，蜗壳形状已经是椭圆形，即应按椭圆断面计算椭圆短半径：21.045A 0.81L21.345L与圆的同等面积：A22d ctgci( ctg

16、 22Ra1i / csindr a Ra椭圆断面长半径1L 2 -ctg ,hLsin0.831. 013msin 55椭圆断面中心距aRa 1. 22P2椭圆断面外径Ra计算结果如下表1900.18751.3535.96351.401471.294914.90486.30632750.15631.2164.85581.333221.06744.62725.96053600.1251.0683.7981.261460.82824.33545.59694450.09380.9072.79441.185240.574144.02555.21075300.06250.7221.85141.1031

17、30.300423.69154.79466150.03130.4950.98011.01284-0.00053.32434.3372蜗壳图绘制于 10 、11 页四、尾水管设计1. 尾水管形式的选择大中型反击式水轮机组如采用直锥型尾水管， 会带来大量的挖深， 考虑综合考虑经济性等因素，故本方案采用弯肘形尾水管。2. 尾水管高度的确定根据h 2.6D1h 2. 6 5 13m3. 尾水管各部分尺寸的计算查水电站机电设计手册表 2-17 得2.64.52.721.351.350.6751.821.22肘管类型：标准混凝土肘管适用围：混流式 D1 D2D41. 35D11. 355 6. 75m锥管段尺寸计算8D3D21.020