【正文】 畢業(yè)設(shè)計說明書 編寫 Excel 表格計算蝸殼斷面尺寸 表 蝸殼斷面尺寸計算表 （單位： m) 斷面號 (176。 因為本次設(shè)計的最大水頭為： maxH =， D1 2m所以采用金屬蝸殼包角為345176。 HL240/D41LJ200 導(dǎo)水機構(gòu)運動圖見圖 SLP02。,AB，則 39。220215 。 確定 β， λ 值 β為連桿與控制環(huán)小耳孔所在圓周切線方向的夾角， λ為連桿與導(dǎo)葉轉(zhuǎn)臂夾角 。 23500 ?D mm 1700?yD mm 1600?cD mm 0 16Z? 315?cl mm 240?Hl mm φ=22176。 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，尤其是在剪斷銷斷裂時是否會造成連桿與導(dǎo)葉臂相撞。 ③ 在 導(dǎo)葉全關(guān) 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， 要求 既能保證機組可靠地停機和水輪機的調(diào)相運行，又能便于導(dǎo)葉的安裝及調(diào)整。 導(dǎo)水機構(gòu)的作用 導(dǎo)水機構(gòu)的作用是： ① 形成或改變進入轉(zhuǎn)輪的水流環(huán)量。 (2)斜向式導(dǎo)水機構(gòu)：水流沿著以水輪機軸為中心線的圓錐面斜向地流過導(dǎo)葉。在 minH 下，根據(jù)公式Pmin 32 2min 11 1 Q D H ?? ，式中： 11Q 為最小水頭對應(yīng)的 11mn =型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線上的 5%功率限制線的交點所對應(yīng)的流量 Q =179。1 P/kW σ+σ Hs /m σ Q39。 圖 各 H 下， 139。n? —單位轉(zhuǎn)速修正值， 139。 Dbb o?0 式中： ob —— 導(dǎo)葉的相對高度，由中小型混流式水輪機模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表可知： ob =。/s） P1t（ kW） 1 2 3 4 5 (a)H1= (b)H2= (c) H3= (d) H4= 圖 HL240/D41 輔助曲線 P1t=f(Q’1t) 17 畢業(yè)設(shè)計說明書 各水頭下的 P1t=f(Q’1t)曲線，再根據(jù)2/3139。 方案一： HL260/D74: 1D =， n=375 min/r 表 HL260/D74 各水頭下的輔助曲線 P1t=f(Q’1t)表 Hi Hi= Hi= n,1t=nD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 Δσ ηm(%) ηt(%) Qt（ m179。 所以，兩個方案設(shè)計流量均滿足要求。 計算水輪機額定流量 Qr 水輪機額定流量 Qr： rQ H ?? 式中： FP —— 水輪機的軸功率， kW； rH —— 設(shè)計水頭， m； t?——設(shè)計工況點 B 點的真機效率。 下面分別求出各種方法下的 11minn 和 11maxn 大小，計算結(jié)果見表 。1m(m179。/s) P39。1tN ，并作輔助曲線P1t=f(Q’1t)。 表 效率及單位參數(shù)的修正 水輪機型號 轉(zhuǎn)輪直徑1D（ cm） 效率 修正值?? 單位參數(shù)修正值 11( /min)nr? 1111mnn? 11( / )QLs? 1111m? 是否修 正 HL260/D74 1D =180 % 1 % 13 % 否 HL240/D41 1D =200 2% % 14 % 否 核對所選擇的真機轉(zhuǎn)輪直徑 確定水輪機的真實工況點 B 實際水輪機的轉(zhuǎn)速： rrtr HDnn 139。?mn式 中 : 模 型 機 最 優(yōu) 工 況 下 的 單 位 轉(zhuǎn) 速 。 39。 計算結(jié)果如表 所示。 Q 11 ( L/s ) n 11(r/ min )n 11rQ 11r5%功 率限制線O 圖 初選設(shè)計工況點 表 額定工況下的單位流量 rQ11 計算結(jié)果 水輪機型號 HL260/D74 HL240/D41 rQ11 (m179。對已選定的水輪機轉(zhuǎn)輪型號，查出其模型綜 合特性曲線。 選擇機組類型及模型轉(zhuǎn)輪型號 根據(jù)水電站的實際情況，正確選擇水輪機型式是水輪機設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。在選擇轉(zhuǎn)輪參數(shù)時應(yīng)該使 11n 值稍高于 110n ，且 11Q 值應(yīng)接近于 11maxQ 值。 水輪機選型的任務(wù) 本次水輪機選型的主要任務(wù)如下： (1)確定電站裝機臺數(shù)及單機功率 (2)選擇機組的類型及模型轉(zhuǎn)輪型號 (3)確定機組的裝置方式 (4)確定轉(zhuǎn)輪直徑、額定轉(zhuǎn)速及飛逸轉(zhuǎn)速 (5)繪制水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線 (6)軸向水推力的計算 (7)計算水輪機的外形尺寸 上述為水電站水輪機設(shè)計的一部分。 此次畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)計劃中最后一個綜合性、創(chuàng)造性的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，是對我在校期間所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和實踐技能的全面總結(jié)，是對我綜合能力和素質(zhì)的全面檢驗，也是教學(xué)、工程實踐的重要結(jié)合點。 畢業(yè)設(shè)計說明書 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)水電站的水力參數(shù)和要求，確定了水輪機的機型及型號（ HL240/D41LJ200）。在水輪機生產(chǎn)制造之前，我們必須首先根據(jù)給定水電站的水力條件進行水輪機的選型設(shè)計、并對水輪機零件進行結(jié)構(gòu)分析和部分零部件的強度計算及校核。一般情況下，先根據(jù)水電站的類型、動能計算以及水工建筑物的布置等初選若干個方案，然后進行技術(shù)經(jīng)濟比較，再根據(jù)水輪機的生產(chǎn)情況和制造水平，最后 確定最佳的水輪機型號及尺寸。 3 畢業(yè)設(shè)計說明書 ④轉(zhuǎn)輪在選擇比較時，應(yīng)盡可能選用 sn 較高的水輪機，這樣轉(zhuǎn)速會比較高，相應(yīng)的 機組尺寸就偏小，并且使所選的水輪機經(jīng)常在最優(yōu)工況區(qū)運行。 計算得： 21000?gP KW20MW。 表 模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表 轉(zhuǎn)輪 型號 推薦使 用水頭 H(m) 模型轉(zhuǎn) 輪直徑 1D (cm) 流道尺寸 最優(yōu)工況 0b 1Z 0D 0Z 110n (r/min) 110Q ( 3m /s) 0? (%) 0? HL260/D74 50~ 80 35 14 24 79 HL240/D41 70~ 105 35 14 24 77 初選設(shè)計（額定）工況點 水輪機的選型設(shè)計工況點是指水輪機在額定水頭下發(fā)額定出力時的工況點，即（ 11rn ， 11rQ ），如圖 所示。 A 點的單位流量即為初選設(shè)計工況點下的單位流量，計算結(jié) 果如表 所示。由于本次設(shè)計為 混流式 水輪機，所以本次設(shè)計取 。 算得 HL260/D74： %??? ； HL240/D41： %2??? ； 單位參數(shù)的修正值 11n? 及 11Q? 8 畢業(yè)設(shè)計說明書 1 1 1 11 1 1 139。 ( 1 )tt m mmtt m mmn n n nQ Q Q Q????? ? ? ?? ? ? ? 1039。最終計算結(jié)果見表 。1( , )mmQ? ，計算出功率 39。1m(m179。1ti=f(Q’1t)計算數(shù)據(jù)表 ηm(%) ηt(%) Q39。 模型機的單位轉(zhuǎn)速為： 111 11minDnnH? ? ? 式中： rn — 額定轉(zhuǎn)速， r/min； 1D —真機的轉(zhuǎn)輪直徑， m； 11—n? 單位轉(zhuǎn)速修正值； Hi — 水頭，分別取 ax ?? HH i m和 in ?? HH i m。 13 畢業(yè)設(shè)計說明書 計算得： HL260/D74 : 000 m a x 0 m a x00 ()mmmDZa a m mDZ? ， 97164 06 242 ?? ??? mm HL240/D41: 000 m a x 0 m a x00 ()mmmDZa a m mDZ? ， 2 20214 06 242 30 ?? ??? mm 計算水輪機導(dǎo)葉的最大可能開度 ka0 0 0 ? 式中： 0max—a 真機導(dǎo)葉的最大開度， 計算得： HL260/D74： ka0 =207mm； HL240/D41： ka0 =231mm。/s。 it HDPP ? 為已知，從輔助曲 線上即可找到該水頭下發(fā)出的額定功率的工況點，從而得出其空蝕系數(shù)。/s） P1t（ kW） ηm(%) ηt(%) Qt（ m179。 確定水輪機的安裝高程 對立式機組： 02S bH? ? ? ? ?下裝 式中： —? 電站下游水位，已知： ? =； 18 畢業(yè)設(shè)計說明書 Hs—— 水輪機允許吸出高度， Hs=； b0—— 導(dǎo)葉高度。 繪制水輪機運轉(zhuǎn)綜合特 性曲線 在 min max~HH內(nèi)取 5 個水頭，并計算各個水頭對應(yīng)的模型單位轉(zhuǎn)速 11mn ，其計算公式為： 11 1 ( ) 1 1miinDnnH? ? ? 式中： Hi — Hmin~Hmax內(nèi)取的 5 個水頭，包括 m ax m in ,p j rH H H H， ， 及一個任意水頭； 139。 H 1 = H 2 =65m H 3 =H 5 = 4 = 圖 各 H 下， ()fN?? 工作特性曲線 繪制各水頭 H 下， ()sH f N? 關(guān)系曲線 先根據(jù)表 的數(shù)據(jù)，繪制 11 ()Q f N? 輔助曲線，如圖 所示。1 P/kW σ+σ Hs /m 19000 18000 26200 23700 27020 24800 27400 25000 Hi Hi= Hi=65 n,1t=nD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 Δσ 吸出高度曲線的計算 σ Q39。此 24 畢業(yè)設(shè)計說明書 時，導(dǎo)葉開度已達最大，所以功率限制就是 5%功率儲備線。其導(dǎo)葉傳動機構(gòu)為平面運動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)較簡單。 本次設(shè)計采用的是徑向式導(dǎo)水機構(gòu)。 ② 導(dǎo)葉的最大開度 0maxa 和最大可能開度 oka 要可靠，以保證水輪機有足夠的過流能力。 ④ 確定控制環(huán)大耳孔、小耳孔的相對位置及相應(yīng)的推拉桿位置。 表 真機導(dǎo)水機構(gòu)裝配尺寸 確定了以上參數(shù)后，即可根據(jù)實際情況選取合適的比例，計算出對應(yīng)的各個參數(shù)值并繪制導(dǎo)葉斷面型線示意圖，見圖 。0 開度下的 HL240/D41 水輪機導(dǎo)水機構(gòu)運動圖。 此次設(shè)計的導(dǎo)葉開度位置如下所示：（單位： mm） 231。39。 水輪機： △ =0~10mm，本次設(shè)計取 △ =9mm。良好的蝸殼設(shè)計使蝸殼中水流流動損失最小，同時還要合理地選擇參數(shù)。 當(dāng) Si ??? 時按橢圓斷面公式計算 圖 橢圓斷面的計算圖 hhL ??? ? = m 31 畢業(yè)設(shè)計說明書 ( ????? CrC i Bii? LLrR Baii ))(( 2222 ????? ??? ii L 21 ?? ?? iBi ra ??? iii aR 1??? ??? c o s)( 239。尾水管的形狀對不同比轉(zhuǎn)速水輪機的性能存在不同程度的影響，尤其對高比轉(zhuǎn)速水輪機影響更為明顯?；蚪咏?90176。因此，盡管彎肘形尾水管的水力損失大些，水力性能不如直錐形尾水管，但由于挖深較小，大型水輪機仍全部采用彎肘形尾水管。位于水輪機中心的是轉(zhuǎn)輪及與其直接相連的水輪機主軸，在轉(zhuǎn)輪四周布置著導(dǎo)水部件的導(dǎo)葉，導(dǎo)葉與其上面的控制機構(gòu)相連結(jié)。 主軸兩端的法蘭應(yīng)盡可能的小，以免增加法蘭根部的彎曲應(yīng)力，同時減少鍛造的困難。即： D0=415mm,Dp =430mm。 混流式轉(zhuǎn)輪的組成 混流式水輪機轉(zhuǎn)輪基本上都是由上冠、葉片、下環(huán)、止漏環(huán)、泄水錐和減壓裝置等組成。葉片自上而下呈扭曲狀，其斷面形狀為翼型。為防止水流向上和向下漏出，每一個水輪機都裝有上、下兩道止漏環(huán)。 (3)轉(zhuǎn)輪的下環(huán) 下環(huán)位于葉片下端，將葉片連成整體，增加轉(zhuǎn)輪的強度和剛度，與上冠形成過