【正文】 .................. 48 水輪機(jī)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................... 51 水輪機(jī)的輔助裝置 ............................................................................ 54 3 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 結(jié)論 ...............................................................................................................57 總結(jié)與體會 .............................................................................................. 56 謝 辭 ...................................................................................................... 57 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................ 57 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)桂樹林水電站的水力參數(shù)和具體要求，確定了水輪機(jī)機(jī)型及型號（ HL260/A244LJ190）。它主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能去分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握水輪機(jī)設(shè)計(jì)的一般程序和方法，使學(xué)生在進(jìn)行了工程實(shí)踐能力的綜合訓(xùn)練后，在今后的工作崗位上具有應(yīng)用專業(yè)技術(shù)解 決工程實(shí)際問題的能力。水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)的一般原則如下： ①所選水輪機(jī)要具有較高的能量特性。桂樹林水電站的最大水頭mH ? ，根據(jù)最大水頭，查中小型軸流式混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪系列型譜，可得選水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪型號為： HL260/A244。同時(shí)，較多的設(shè)備與較頻繁的開停機(jī)會使整個(gè)電站的事故發(fā)生率上升。1139。10n 與 5%功率限制線交于 A 點(diǎn)，此點(diǎn)即為初選設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。 FFNN ?? 式中： N—— 發(fā)電機(jī)額定功率 N=P/2,KW。 表 轉(zhuǎn)輪 直徑 D1 HL260 機(jī)組方案 計(jì)算直徑 D1 ? 調(diào)整直徑 D1 方案一 方案二 11 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 確定額定轉(zhuǎn)速 計(jì)算額定轉(zhuǎn)速時(shí)，一般希望加權(quán)平均水頭 pjH 的單位轉(zhuǎn)速接近于最優(yōu)轉(zhuǎn)速 39。 效率及單位參數(shù)的修正 效率修正 對混輪流式水輪機(jī)真機(jī)最優(yōu)工況效率按 moody 公式計(jì)算，即 511m a x,m a x, )1(1tmmt DD?? ??? 式中： mD1 — 模型的轉(zhuǎn)輪直徑，由中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表； tD1 — 真機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑。 ( 1 )39。 3%39。,139。139。1trQ， 與之對應(yīng)，從而得到39。 ,1 ???? 表 輔助曲線 1139。 )ttN f Q? 計(jì)算數(shù)據(jù)表 m i n/38 39。1maxn 。1maxn 大小，計(jì)算結(jié)果見表 。為了使真機(jī)與模型機(jī) 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水流運(yùn)動相似，只有使模型機(jī)與真機(jī)的導(dǎo)葉出流角相等，即保證 t0m0 ?? ? 。可以得出最大開度和最優(yōu)開度下的出流角。1nQ 值，從綜合特性去線上查找相應(yīng)的空蝕參數(shù) σ，并按下式計(jì)算： HkH s ?????? 900/10 或 HH s ）（ ?? ?????? 900/10 式中： ▽ —— 水電站水輪機(jī)安裝海拔高度， m； σ —— 各水頭下的工況點(diǎn)的空蝕系數(shù)； Δσ—— 空蝕系數(shù)的修正值； ?k —— 空蝕安全系數(shù)。 列表計(jì)算時(shí)，包括了 mH ? ， mH 322 ? ， mHr 38? ， mH 454 ? ， mH ? 五個(gè)水頭。1（ tN 1 1016 990 2 1107 1067 3 1169 1093 4 1225 1130 5 1290 1223 6 1322 1250 7 1353 1275 8 1380 1320 Hi mHr 38? mH 454 ? it HDnn 139。39。1t 1()tN f Q? 各水頭下的 39。139。1 tm nn ? m? t? )/L39。139。1ti 2 3/21 NiN DH?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算軸向水推力 ocP 對于混流式水輪機(jī)： 21 m ax4ocP k D H?? 式中： —ocP 軸向水推力， tf（ 1tf=）； 1—D 轉(zhuǎn)輪直徑，方案一 1D =，方案二 1D =； 27 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —k 軸向水推力系數(shù)，由 [1]中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表，可知： k =。此時(shí)由于導(dǎo)葉軸線均布在水輪機(jī)同心的圓錐面上，故又稱為圓錐式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。 ②協(xié)同引水室向轉(zhuǎn)輪均勻引水。 ③在關(guān)閉狀態(tài)下，導(dǎo)葉與導(dǎo)葉之間的間隙（立面間隙），導(dǎo)葉上端面與頂蓋的間隙以及導(dǎo)葉下端面與底環(huán)的間隙（端面間隙）要合理，既能保證機(jī)組可靠地停機(jī)和水輪機(jī)的調(diào)相運(yùn)行，又能便于導(dǎo)葉的安裝及調(diào)整。 ⑤確定導(dǎo)葉限位塊的位置，檢查傳動件在不同位置下是否相撞，尤其是在剪斷銷（或其他保護(hù)裝置）斷裂時(shí)是否會造成連桿與導(dǎo)葉臂相撞。 31 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 表 真機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸 確定了以上參數(shù)后，即可根據(jù)實(shí)際情況選取合適的比例（本次設(shè)計(jì)選取的比例為：1： 2），計(jì)算出對應(yīng)的各個(gè)參數(shù)值并繪制導(dǎo)葉斷面型線示意圖，見圖 。139。得到最大開度后，分別計(jì)算出 m a x0m a x0m a x0 %75。否則可適當(dāng)調(diào)整拐臂與連桿的長度，在全關(guān)時(shí)，拐臂中心線與 D0 圓周切線夾角為φ 0=22176。 ) λ /(176。 確定限位塊的位置 限位塊在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中的作用是為了減少水力損失及提高水輪 機(jī)的抗空蝕能力，現(xiàn)在更多的是把它設(shè)計(jì)在非過流部件上，其位置的確定是在導(dǎo)葉最大可能開度 0ka 下外推一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x△。；當(dāng)水頭超過 40m時(shí)，一般選用鋼板焊接蝸殼，端面形狀有圓形及橢圓形兩種，包角一般為 345176。 設(shè)計(jì)參數(shù) HL260/A244LJ190， 1D =， rH =38m， trQ = sm3 ， 0b =。 qvr, b0_ =。 R, α =。 C, ф s=。 CInt(1000 * ai), ρ i=。 CInt(1000 * Ri) End If Next ф i End End Sub 蝸殼斷面尺寸如下： 40 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 表 圓形斷面尺寸表 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ? 345 330 315 300 285 270 255 240 225 210 195 180 165 150 135 iR 4125 4056 3986 3914 3842 3767 3692 3614 3534 3453 3368 3281 3190 3095 2996 i? 1232 1198 1164 1130 1095 1059 1022 985 947 908 868 827 785 741 696 ia 2893 2857 2821 2785 2747 2709 2669 2629 2587 2544 2500 2454 2405 2354 2300 表 橢圓形斷面尺寸表 序號 16 17 18 19 20 21 22 23 ? 120 105 90 75 60 45 30 15 iR 2881 2755 2625 2490 2349 2199 2040 1867 1i? 666 642 616 589 561 532 500 466 2i? 626 543 458 369 276 178 78 40 ia 2214 2114 2021 1901 1787 1667 1539 1401 ,ia 2238 2170 2100 2027 1951 1871 1785 1692 繪蝸殼單線圖 根據(jù)蝸殼參數(shù)和斷面尺寸繪制蝸殼單線圖，見圖 GSL01。 (1)直錐形尾水管。它由三部分組成：進(jìn)口錐管，肘管段及出口擴(kuò)散管。或接近 90176。尾水管的形狀對不同比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)的性能存在不同程度的影響，尤其對高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)影響更為明顯。 CInt(1000 * ρ 1i), ρ 2i=。 h 蝸殼各斷面尺寸： For ф i = 345 To 15 Step 15 39 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 If ф i = ф s Then Xi = ф i / C + Sqr(2 * RA * ф i / C h ^ 2) ρ i = Sqr(Xi ^ 2 + h ^ 2) ai = RA + Xi Ri = ai + ρ i 圓斷面： ф i=。 a0, R0=。 Db, K =。 D1, Hr =。 良好的蝸殼設(shè)計(jì)使蝸殼中水流流動損失最小，同時(shí)還要合理地選擇參數(shù)。其型式的選擇主要是根據(jù)水電站的水頭進(jìn)行的，最 大水頭在 40m 以內(nèi)的機(jī)組，通常采用混凝土蝸殼，這類蝸殼的斷面形狀呈“ T”或“τ”形，其包角為 135176。39。 根據(jù)表 作出β =f( 0a ),λ =f( 0a )、 S=f( 0a )曲線及檢查光滑性，如圖 。λ ? 90176。則此時(shí)導(dǎo)葉的開度即分別為導(dǎo)葉的最大開度和導(dǎo)葉的最優(yōu)開度。通常k=,對于最優(yōu)工況 ? =~，對于限制工況 ? =~1。 本次設(shè)計(jì)采用正曲率導(dǎo)葉導(dǎo)葉相關(guān)尺寸見表 。 繪制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖有以下目的： ①確定最大可能開度下所需的接力器行程，從而最終確定各傳動機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)； ②確定最大可能開度 0ka 下的接力器行程 Smax，繪制接力器行程 S 與導(dǎo)葉任意開度 0a 的關(guān)系曲線 0()s f a? ，并檢查導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)的均衡性（即各曲線是否連續(xù)光滑） ③確定不同導(dǎo)葉開度 0a 下的β，λ值，并繪制β =f( 0a ), λ =f( 0a )曲線。即在所有工況下，水 流應(yīng)平滑繞流導(dǎo)葉，導(dǎo)葉尾部不應(yīng)形成旋渦。 本次設(shè)計(jì)采用的是徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。其導(dǎo)葉 傳動機(jī)構(gòu)為平面運(yùn)動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較簡單。 計(jì)算水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速 混流 式水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為： m a x111( / m in )RR Hn n rD? 式中： —Rn 原型機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速； 11 —Rn 模型機(jī)最大可能開度的單位飛逸轉(zhuǎn)速，由 [1]中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表，可知： 11Rn =； max—H 最大水頭， maxH =。39。1t 1()tN f Q? 曲線，見圖 ： (a) mH ? (b) mH 322 ? Hi mH ? it HDnn 139。1 ? 39。 表 水輪機(jī)吸出高度 sH iH （ m) mH ? mH 322 ? mHr 38? mH 454 ? mH ? σ sH (m) 23 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 則 sH = mini}{ sH = 方案二： mmD 19001 ? n=250r/min 表 各水頭下的輔助曲線 Hi mH