【正文】 N11t5=Q11tN11t N11t6=Q11tN11t 根據(jù)查出的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上畫出曲線，～： 輔助曲線 H= 輔助曲線 H=68m 輔助曲線 H=70m 輔助曲線 H= 輔助曲線 H=73m 輔助曲線 H=在各水頭下的曲線，再根據(jù)值查出對(duì)應(yīng)的單位流量，再將各水頭下單位流量的和對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速值查HLA616綜合效率特性曲線，依次得出各空蝕系數(shù)：， ， ， ， 。 的計(jì)算表 序號(hào)123456789101112 的計(jì)算表 序號(hào)123456789101112 的計(jì)算表 序號(hào)123456789101112 的計(jì)算表 序號(hào)123456789101112 的計(jì)算表 序號(hào)123456789101112 的計(jì)算表 序號(hào)123456789101112～表2..，在繪制此曲線時(shí)，有事其最高效率點(diǎn)不易找出。 各水頭下計(jì)算表H=σPσ+ΔσHs H=68mσPσ+ΔσHsH=70mσPσ+ΔσHsH=σPσ+ΔσHsH=73mσPσ+ΔσHsH=σPσ+ΔσHs 各個(gè)水頭下的關(guān)系曲線 繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線(1)繪制等效率曲線，這里=，0. 90，作的水平線，每條水平線與6個(gè)不同H下的曲線分別有交點(diǎn)，將各點(diǎn)投影到HN坐標(biāo)圖上，再將各相等的點(diǎn)練成光滑的曲線，即為等效率曲線。 輔助曲線l 繪制Hs=f(N)曲線。 ，由查出N值，并計(jì)算Hs的值。，分別令，作的水平線與各H下，曲線的交點(diǎn)，將各點(diǎn)投影到HN坐標(biāo)圖上，再將各Hs相等的點(diǎn)練成光滑的曲線，即為吸出高度線，從而得到真機(jī)的等吸出高度線。然后，通過B點(diǎn)作線的垂線，即為發(fā)電機(jī)的功率限制線。3 水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖的繪制按照水流在水輪機(jī)導(dǎo)葉中的流動(dòng)方向分為：(1)徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)：水流沿著垂直于水輪機(jī)軸線的平面徑向地流過導(dǎo)葉。其導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。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)。其導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不是平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，致使機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。此時(shí)由于導(dǎo)葉軸線位于半徑方向上，故又稱圓盤式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)采用的是徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。②協(xié)同引水室向轉(zhuǎn)輪均勻引水。④導(dǎo)葉在關(guān)閉位置時(shí)能停止水輪機(jī)運(yùn)行，并在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)防止產(chǎn)生飛逸 。因此，水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的圖紙。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。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導(dǎo)水機(jī)構(gòu)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，各部件之間的摩擦面應(yīng)有良好的潤(rùn)滑。⑦對(duì)多泥沙河流中的水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇上采取適當(dāng)措施，以防止磨損破壞。繪制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)；②確定最大可能開度下的接力器行程Smax，繪制接力器行程S與導(dǎo)葉任意開度的關(guān)系曲線，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)葉開度下的β，λ值，并繪制β=f(), λ=f()曲線。⑤確定導(dǎo)葉限位塊的位置，檢查傳動(dòng)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(huì)造成連桿與導(dǎo)葉臂相撞。：△=20~30mm。⑦確定固定導(dǎo)葉的布置位置及進(jìn)、出口角，設(shè)計(jì)固定導(dǎo)葉的形狀。本次設(shè)計(jì)采用正曲率導(dǎo)葉，導(dǎo)葉形狀見附圖9。 真機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸φ=22176。 導(dǎo)葉斷面型線示意圖(2)計(jì)算真機(jī)導(dǎo)葉開度,包括最優(yōu)開度、最大開度及最大可能開度等值。這里不再敘述。確定β與λ值的步驟為：將導(dǎo)葉置于全關(guān)狀態(tài)，此時(shí)要求β=70176。λ90176。否則可適當(dāng)調(diào)整拐臂與連桿的長(zhǎng)度，在全關(guān)時(shí)，拐臂中心線與D0圓周切線夾角為φ0=22176。所選開度值為： ； ； ； ； ； 轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉（傳動(dòng)機(jī)構(gòu)隨之改變位置），讓相鄰導(dǎo)葉間的開度等于上述計(jì)算出的開度值，量取角度β，λ。=f(),λ=f()、S=f()曲線及檢查光滑性。 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)葉最大可能開度下外推一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x△。 ：△=0~10mm，本次設(shè)計(jì)取△=30mm. 。4 水輪機(jī)金屬蝸殼水力設(shè)計(jì) 蝸殼類型的選擇蝸殼的功用是將水流均勻引入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)并形成一定的速度環(huán)量。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。；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。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的最大水頭為：=，所以采用金屬蝸殼。本次設(shè)計(jì)中在135176。良好的蝸殼設(shè)計(jì)使蝸殼中水流流動(dòng)損失最小，同時(shí)還要合理地選擇參數(shù)。 主要參數(shù)的選擇(1) 蝸殼包角Φ0的選擇蝸殼是指從蝸殼尾端到進(jìn)口斷面的角度，它是蝸殼的主要參數(shù)之一，反映了蝸殼包圍導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的程度，它將會(huì)影響電站的投資及水輪機(jī)的效率。對(duì)于高水頭電站，一般選取完全包角的金屬蝸殼，包角Φ0=345176。通常采用Φ0=345176。270176。對(duì)低水頭大流量的水電站，通常采用Φ0=180176。的蝸殼，有時(shí)為了減小蝸殼的進(jìn)口斷面寬度和便于蝸殼與進(jìn)水管的連接，還可采用Φ0=270176。本設(shè)計(jì)采用的是金屬蝸殼，蝸殼包角Φ0=345176。若較大，則蝸殼和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中的水力損失相應(yīng)增大，反之亦然。通常情況下，是有水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭來決定的，即：式中：K流速系數(shù)。它影響到蝸殼的水力性能和材料消耗，甚至影響機(jī)組布置間距，尤其大尺寸的金屬蝸殼，當(dāng)提高K值后，斷面尺寸可以減小，不但可以節(jié)省鋼材，降低造價(jià)，有時(shí)還可以解決材料強(qiáng)度不足的矛盾，然而K值取得太高，可能引起機(jī)組效率下降，在高水頭水輪機(jī)尤其明顯，因此K值的選擇應(yīng)全面考慮這些因素。 計(jì)算得：。其中，為固定導(dǎo)葉外切圓半徑； 為座環(huán)蝶形邊半徑；h為蝶形邊至導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水平中心線高度；α為蝶形邊錐角，一般取55176。，將在以下的計(jì)算中逐一介紹。計(jì)算得：=。計(jì)算得：=。式中：座環(huán)蝶形邊半徑；，座環(huán)系列尺寸，查表得: 。式中：h蝶形邊至導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水平中心線高度； h1=R*（1cos55176。計(jì)算得：h=。； 蝸殼進(jìn)口流速，；計(jì)算得：=。計(jì)算得：=。 蝸殼其余斷面的計(jì)算 蝸殼其余斷面的計(jì)算是按照水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)金屬蝸殼系數(shù)C式中：蝸殼進(jìn)口斷面中心距，=； 蝸殼進(jìn)口斷面半徑，=。(2)由圓斷面過渡到橢圓斷面的臨界包角式中：座環(huán)蝶形邊半徑，=1860m； h蝶形邊至導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水平中心線高度，h=。 圓形斷面尺寸的計(jì)算 所示 橢圓形斷面尺寸的計(jì)算 當(dāng)〈=135176。時(shí)，由于圓斷面已不能與座環(huán)蝶形邊相連接，故應(yīng)轉(zhuǎn)換為橢圓形狀，但這兩者的斷面面積相等。圖 進(jìn)口斷面及圓形斷面計(jì)算圖 計(jì)算程序及結(jié)果(1)計(jì)算程序本次金屬蝸殼的水力計(jì)算借助了計(jì)算機(jī)的VB編程，詳細(xì)計(jì)算程序如下Option ExplicitPrivate Sub Command1_Click()Dim D1!, Hr!, Qv!, b!, Ra1!, rb!, Kt!, a, k, r, C0, Ks, RA, h!, B0!, h1!, p0!, a0, R0, cDim i!, k1!, t!, xi!, pi!, ai!, ri!, rb1!, f!, e!, s!, l!, p1!, p2, z!, p3!D1 = : Hr = : Qv = : b = : Kt = 39。由設(shè)計(jì)條件查表得C0 = Kt * (Hr ^ (1 / 2)) 39。包角取345度a0 = RA + (p0 ^ 2 h ^ 2) ^ (1 / 2)R0 = a0 + p0c = 345 / (a0 (a0 ^ 2 p0 ^ 2) ^ (1 / 2))Ks = c * (RA + * h (RA ^ 2 + * RA * h h ^ 2) ^ (1 / 2)) = Ks 39。5 尾水管設(shè)計(jì) 尾水管概述尾水管是水輪機(jī)過流通道的一部分。這時(shí)，水流被引入尾水管再流向下游。也就是說，裝置了尾水管能夠使水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口水流能量有所降低，增加了轉(zhuǎn)輪前后的能量差。 尾水管的基本類型 尾水管主要有3種類型：直錐形、彎肘形和彎形尾水管。當(dāng)尾水管的軸線為直線時(shí)，稱為直錐形尾水管。這種尾水管廣泛地使用在中小型水電站中（轉(zhuǎn)輪直徑在D1＜~）。當(dāng)尾水管的中心線具有90176。的轉(zhuǎn)彎時(shí)，則稱為彎肘形尾水管。進(jìn)口錐管是一豎直的圓錐擴(kuò)散管。的彎管，它的進(jìn)口斷面為圓形，出口斷面為矩形。本次設(shè)計(jì)采用的就是彎肘形尾水管。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(jī)仍全部采用彎肘形尾水管。 彎肘形尾水管中的水流運(yùn)動(dòng)在彎肘形尾水管中水流由轉(zhuǎn)輪流出后首先進(jìn)入直錐管，然后進(jìn)入肘管，并在肘管中改變流向。因此，內(nèi)壁處液流收縮而外液流則擴(kuò)散，形成渦流滯水區(qū)。這樣，原在彎管段內(nèi)具有較高壓力的水流進(jìn)入出口段時(shí)壓力要降低，液流加速而呈收縮狀。本設(shè)計(jì)按HL260/D74水輪機(jī)尾水管流道尺寸相似換算繪制尾水管單線圖，見圖SLH04。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效率區(qū)寬，可以在很大的水頭和流量范圍內(nèi)有效而可靠地工作?；炝魇剿啓C(jī)的結(jié)構(gòu)，由于布置方式、單機(jī)容量、應(yīng)用水頭的不同，會(huì)有不同程度的差異，但水輪機(jī)作為一種把水能變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，每一種結(jié)構(gòu)型式都具有把水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能所必需的四大部分。其主要部件有主軸、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)軸承、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)、蝸殼、尾水管、止漏裝置、減壓裝置、密封裝置以及附屬裝置等。導(dǎo)葉的下軸頸裝在其下面的底環(huán)內(nèi)，而底環(huán)安裝在座環(huán)的下環(huán)上。在頂蓋和導(dǎo)水部件控制機(jī)構(gòu)的控制環(huán)之間，裝有支持環(huán)，用來支持控制環(huán)。主軸由上法蘭，軸身和下部法蘭三部分組成。根據(jù)生產(chǎn)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，也可以采用鑄造法蘭、鍛造軸身并用環(huán)形電渣焊接的