【正文】 式中： rP — 水輪機額定功率， kW； 1—D 轉(zhuǎn)輪直徑， m； 11 — 水 輪 機 額 定 工 況 的 單 位 流 量rQ ， m179。本次設(shè)計取 。 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。 表 設(shè)計單位轉(zhuǎn)速 11rn 計算結(jié)果 水輪機型號 HL260/D74 HL240/D41 11rn (r/min) 確定額定工況下的單位流量 11rQ 在模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線上作 11rn 的水平線交 5%功率限制線于 A 點， A點即為初選設(shè)計工況點，見圖 。n — 模型的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速。1039。對已選定的水輪機轉(zhuǎn)輪型號，查出其模型綜 合特性曲線。兩個水輪機型號對應(yīng)的相關(guān)模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)如表 所示。 根據(jù)本次設(shè)計的特征水頭： Hmax =， Hr =。 水輪機型號的選擇是根據(jù)水電站的特征水頭，特別是其最大水頭 Hmax選擇的。 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)。 單機容量： ZpP pig ? 42021式 中 ： — 電 站 總 裝 機 容 量 , 已 知 ： ；?p l p lP P KW=40MW Z — 電站的裝機臺數(shù) ,Z=2。 確定機組的單機容量（功率） 此電站裝機臺數(shù)為 2臺。 設(shè)計題目：水電站水輪機選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計參數(shù)： 總裝機容量： Ppl=40 MW=4 萬 kW （ 2 臺） 最大工作水頭： Hmax= 加權(quán)平均水頭： Hpj= 最小工作水頭： Hmin= 設(shè)計工作水頭： Hr= 最大引用流量： pivq, =79 m179。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。 ③所選水輪機的尺寸盡量較小，結(jié)構(gòu)要合理、先進，便于運輸、安裝、運行及檢修。不僅要選擇額定工況下 max? 較高的水輪機轉(zhuǎn)輪型號，還要根據(jù)水輪機的工作特性曲線即 ()fN?? 及 ()fH?? 曲線，選擇平均效率 ? 最高的水輪機型號，使水輪機在負荷和水頭變化的情況下都具有最高的運行效率。 水輪機選型的原則 從現(xiàn)代水輪機的選型設(shè)計計算來看，水輪機的 選型設(shè)計是一門系統(tǒng)工程學(xué)，要在電站水能資源綜合利用、制造、運輸、安裝、土建電力用戶、運行方式等諸多技術(shù)經(jīng)濟因素中尋找一個最佳的方案。 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。它是根據(jù)水電站設(shè)計部門提供的原始資料及參數(shù)，選擇合理的水輪機型號和計算水輪機的各種性能參數(shù)。在設(shè)計過程中，著重闡述了水輪機選型設(shè)計的 具體方法及方案選擇、導(dǎo)水機構(gòu)運動圖的繪制和水輪機設(shè)計總裝圖設(shè)計三部分。 本次畢業(yè)設(shè)計從水輪機的基本工作原理出發(fā)，系統(tǒng)地、較為全面地進行了水輪機的選型設(shè)計、水輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、水輪機部分部件的強度計算及校核等。 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。另外，水輪機的好壞影響到水電站能量的轉(zhuǎn)換效率。 關(guān)鍵詞：水輪機；選型設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；強度計算 Abstract Based on the actual request and hydraulic parameters provided of Songlinpo hydropower station , the type selection design and structure design were pleted. The seleted type of turbine type is HL220/D41LJ200. Through the type selection design calculation as well as the corresponding operating situation analysis, designer draws the performance bined characteristic curve of turbine and carries out the corresponding feasibility analysis about the selected runner. After meeting the request of the type selection design, designer goes on guide mechanism motion diagram and the structure hydraulic turbine design, including the hydraulic design of the casing and design of the draft tube, then draws their hydraulic single line drawings, the hydraulic turbine’ s assembly drawing and the guide vane drawing， and the author modeled the 3D model of guide vane. The final task of the design is the intensity calculation of the casing. Key words: Hydraulic Turbine； Type Selection Design； Structure Design；Intensity Calculation 畢業(yè)設(shè)計說明書 目 錄 0 前言 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 1 水電站的水輪機選型設(shè)計 … … … … … … … … … … … … … … 2 水輪機的選型設(shè)計概述 …………………………………………… 2 水輪機選型的任務(wù) ………………………………………………… 2 水 輪 機 選 型 的 原 則 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 水輪機選型設(shè)計的主要參數(shù) ……………………………………… 3 確定電站裝機臺數(shù)及單機功率 …………………………………… 3 選擇機組類型及模型轉(zhuǎn)輪型號 ………………………………… … 3 初選設(shè)計（額定）工況點 ………………………………………… 4 確 定 轉(zhuǎn) 輪 直 徑 D 1 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5 確 定 額 定 轉(zhuǎn) 速 n … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6 1 . 1 0 效 率 及 單 位 參 數(shù) 的 修 正 … … … … … … … … … … … … … … … … … 7 核 對 所 選 擇 的 真 機 轉(zhuǎn) 輪 直 徑 D 1 … … … … … … … … … … … … … 8 確 定 水 輪 機 導(dǎo) 葉 的 最 大 可 能 開 度 … … … … … … … … … … … … 12 1 . 1 3 計 算 水 輪 機 額 定 流 量 Q r … … … … … … … … … … … … … … … … 13 水輪機允許吸出高度 H s … … … … … … … … … … … … … 14 確 定 水 輪 機 的 安 裝 高 程 … … … … … … … … … … … … … … … … 17 計 算 水 輪 機 的 飛 逸 轉(zhuǎn) 速 … … … … … … … … … … … … … … … … 18 計 算 軸 向 水 推 力 P oc… … … … … … … … … … … … … … … … … 18 估 算 水 輪 機 的 質(zhì) 量 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 18 繪 制 水 輪 機 運 轉(zhuǎn) 綜 合 特 性 曲 線 … … … … … … … … … … … … … 19 2 水 輪 機 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 運 動 圖 的 繪 制 … … … … … … … … … … … … … … 24 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 的 基 本 類 型 … … … … … … … … … … … … … … … … … 24 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 的 作 用 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 24 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 的 基 本 要 求 … … … … … … … … … … … … … 25 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 運 動 圖 繪 制 的 目 的 … … … … … … … … … … … … … … 25 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 運 動 圖 的 繪 制 步 驟 … … … … … … … … … … … … … … 26 3 水 輪 機 金 屬 蝸 殼 水 力 設(shè) 計 ………………………………………… 28 蝸 殼 類 型 的 選 擇 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 28 金 屬 蝸 殼 的 水 力 設(shè) 計 計 算 … … … … … … … … … … … … … … … 29 4 尾 水 管 設(shè) 計 ………………………………………………………… 33 畢業(yè)設(shè)計說明書 尾 水 管 概 述 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 33 尾 水 管 的 基 本 類 型 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 33 彎 肘 形 尾 水 管 中 的 水 流 運 動 … … … … … … … … … … … … … … 33 5 水 輪 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 34 5 .1 概述 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 43 水 輪 機 主 軸 的 設(shè) 計 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 34 水 輪 機 金 屬 蝸 殼 的 設(shè) 計 … … … … … … … … … … … … … … … … 35 水 輪 機 轉(zhuǎn) 輪 的 設(shè) 計 … … … … … … … … … … … … … … … … … 35 導(dǎo) 水 機 構(gòu) 設(shè) 計 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 37 水 輪 機 導(dǎo) 軸 承 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 … … … … … … … … … … … … … … … … 39 水 輪 機 的 輔 助 裝 置 … … … … … … … … … … … … … … … … … 41 6 活動導(dǎo)葉的零件設(shè)計與三維模型 ………………………………………… 43 活 動 導(dǎo) 葉的 零 件設(shè) 計 …… … …… … … …… … …… … …… … …… … 43 活 動 導(dǎo) 葉的 三 維模 型 …… … …… … … …… … …… … …… … …… … 43 7 金 屬 蝸 殼 強 度 計 算 …………………………………………… 44 金 屬 蝸 殼 受 力 分 析 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 44 蝸 殼 強 度 計 算 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 44 7 . 3 計 算 程 序 及 結(jié) 果 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 6 8 結(jié)論 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 50 總 結(jié) 與 體 會 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 51 謝辭 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 51 參 考 文 獻 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 52 1 畢業(yè)設(shè)計說明書 0 前 言 水輪機是水電站的重要設(shè)備之一，它是靠自然界水能進行工作 的動力機械。在滿足選型設(shè)計的條件下 ,進行了導(dǎo)水機構(gòu)運動圖的繪制；進行了水輪機蝸殼水力設(shè)計；并繪制了蝸殼水力單線