【正文】 2 1100 1010 3 1128 1043 4 1165 1074 5 1230 1167 6 1257 1193 7 1280 1226 8 1322 1255 Hi mHr 38? mH 454 ? it HDnn 139。1 ? 39。139。1 tm nn ? m? t? )/L39。1 SQt（ )Kw39。1（ tN m? t? )/L39。1 SQt（ )Kw39。1（ tN 1 877 800 2 910 862 3 945 899 4 992 976 5 1090 1023 6 1135 1094 7 1170 1146 8 1206 1233 24 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 續(xù)表 ： 根據(jù)查出的數(shù)據(jù)，畫出 39。39。1t 1()tN f Q? 曲線，見(jiàn)圖 ： (a) mH ? (b) mH 322 ? Hi mH ? it HDnn 139。1 ? 39。139。1 tm nn ? m? t? )/L39。1 SQt（ )Kw39。1（ tN 1 621 2 677 3 748 4 850 5 1134 6 1231 7 1323 8 1388 25 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (c) mHr 38? (d) mH 454 ? (e) mH ? 圖 輔助曲線 39。39。1t 1()tN f Q? 各水頭下的 39。39。1t 1()tN f Q? 曲線，再根據(jù) 39。1ti 2 3/21 NiN DH?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 值查出對(duì)應(yīng)的單位流量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，再將各水頭下單位流量的和對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速值查 HL260/A244 綜合效率特性曲線，依次得出各空蝕系數(shù) ,空蝕系數(shù)修正值經(jīng)查《水輪機(jī)》取值為 ： 1?? ， 2?? ， 3?? ， 4?? ， 5?? 在各水頭下，計(jì)算水輪機(jī)的吸出高度 sH ，見(jiàn)表 。 表 水輪機(jī)吸出高度 sH iH （ m) mH ? mH 322 ? mHr 38? mH 454 ? mH ? σ sH (m) 則 sH = mini}{ sH = 確定水輪機(jī)的安裝高程 對(duì)立式機(jī)組： 26 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 02S bH? ? ? ? ?下裝 式中： —? 電站下游水位，已知： ? =590m； —s H 水輪機(jī)允許吸出高度，方案一 Hs=；方案二 Hs= —0b 導(dǎo)葉高度。 0 0 1 b =b D 式中： —0b 導(dǎo)葉的相對(duì)高度，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： 0b =。 計(jì)算得：方案一 ?裝 =，方案二 ?裝 =。 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 =。 計(jì)算得，方案一 Rn =，方案二 Rn =。 計(jì)算軸向水推力 ocP 對(duì)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(shuō)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 =。 計(jì)算得：方案一 tfPoc ? =,方案二 tfPoc ? =。 估算水輪機(jī)的質(zhì)量 G 水輪機(jī)的質(zhì)量 G（不包括調(diào)速器、油壓設(shè)備及其他的輔助設(shè)備時(shí)）可按下式計(jì)算： 1abG kD H? 式中： G— 水輪機(jī)質(zhì)量， t； H— 水頭，取 H= maxH =； k — 系數(shù)，由 [2]混流式水輪機(jī)的 ,abk 值表，查得： k=； a — 與直徑 1D 有關(guān)的指數(shù)，由 [2]混流式水輪機(jī)的 ,abk 值表，查得： a =； b— 與水頭有關(guān)的指數(shù)，由 [2]混流式水輪機(jī)的 ,abk 值表，查得： b= 計(jì)算 得：方案一 G=，方案二 G=。 表 方案比較 HL260/A244 裝機(jī)一臺(tái) HL260/A244 裝機(jī)二臺(tái) 轉(zhuǎn)輪直徑 轉(zhuǎn)速 B 點(diǎn)效率 吸出高度 Hs 安裝高程 ?裝 飛逸轉(zhuǎn)速 水推力 Poc 水輪機(jī)質(zhì)量 綜合各方面因素和經(jīng)濟(jì)成本上面的考慮，本次選型設(shè)計(jì)選擇方案二，即機(jī)組的型號(hào)為 HL260/A244LJ190，裝機(jī)二臺(tái)。 28 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖的繪制 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的基本類型 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(guò)導(dǎo)葉。此時(shí)由于導(dǎo)葉軸線均布在水輪機(jī)同心的圓柱面上，故又稱圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。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。 (2)斜向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)：水流沿著以水輪機(jī)軸為中心線的 圓錐面斜向地流過(guò)導(dǎo)葉。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)。這種導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要用于斜流式水輪機(jī)和燈泡式水輪機(jī)。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。 (3)軸向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)：水流沿著與水輪機(jī)同心的各個(gè)圓柱面軸向地流過(guò)導(dǎo)葉。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)。這種導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要用于全貫流式水輪機(jī)，其功用和缺點(diǎn)與斜向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)較相似，且因?qū)~的排擠使流速大為增加，造成較大的水力損失，性能不如斜向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)優(yōu)越。 本次設(shè)計(jì)采用的是徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。 導(dǎo)水機(jī) 構(gòu)的作用 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的作用是： ①形成或改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的水流環(huán)量。 ②協(xié)同引水室向轉(zhuǎn)輪均勻引水。 ③按電力系統(tǒng)所需要的功率調(diào)節(jié)通過(guò)水輪機(jī)的過(guò)流量。 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 。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，許多結(jié)構(gòu)尺寸和傳動(dòng)關(guān)系必須取決于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以達(dá)到以上設(shè)計(jì)要求。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 29 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 要的圖紙。 在結(jié)構(gòu)上導(dǎo)水機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足以下要求： ①導(dǎo)水機(jī)構(gòu)過(guò)流部件應(yīng)與模型水輪機(jī)相應(yīng)部件保持幾何相似。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。 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(jī)有足夠的過(guò)流能力。 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。 ④導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中應(yīng)有安全保護(hù)裝置，如設(shè)置剪斷銷、限位銷等，以防止導(dǎo)葉被異物卡住而引起主要傳動(dòng)部件破壞。 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。 ⑥導(dǎo)葉應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 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。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖繪制的目的 水輪機(jī)在進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)部件（導(dǎo)葉、連桿、拐臂、控制環(huán)、推拉桿、接力器等）所在位置與導(dǎo)葉開度 0a 之間的關(guān)系圖，稱為導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖。 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 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。 ④確定控制環(huán)大耳孔、小耳孔的相對(duì)位置及相應(yīng)的推拉桿位置，使得大耳孔在 2 30 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 個(gè)極限位置時(shí)，推拉桿的偏斜角度為最小。 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。限位塊一般位于底環(huán)上（為了減少水力損失及提高水輪機(jī)的抗空蝕能力，現(xiàn)在更多地把它設(shè)計(jì)在非過(guò)流部件上），其位置的確定是在導(dǎo)葉最大可能開度下推一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x△。 ：△ =20~ 30mm。 ：△ =0~ 10mm ⑥確定導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)，相鄰導(dǎo)葉間的密封位置及導(dǎo)葉端面密封條的分布圓直徑，或端面密封所需的最小平面尺寸。 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。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖的繪制步驟 確定真機(jī)基本結(jié)構(gòu)及布置導(dǎo)葉圖 （ 1）確定真機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)： 00,DZ及真機(jī)導(dǎo)葉形狀尺寸。 本次設(shè)計(jì)采用正曲率導(dǎo)葉導(dǎo)葉相關(guān)尺寸見(jiàn)表 。 表 導(dǎo)葉葉形斷面尺寸表 ?a ?a ?b ?b ?c 361?c ?d ?d 49?e ?e ?d ?m ?m ?k ?f ?r ?R ?R 1963?R 2501?L 2252?L L=475 由 [3]非對(duì)稱導(dǎo)葉葉形斷面尺寸系列表可知： mmD 22500 ? ， 0 16Z? 及如圖 中所示的導(dǎo)葉葉形斷面尺寸見(jiàn)表 ：（單位： mm） 真機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配尺寸，由 [3]導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸系列表得到以下參數(shù)，見(jiàn)表。 31 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(duì)應(yīng)的各個(gè)參數(shù)值并繪制導(dǎo)葉斷面型線示意圖，見(jiàn)圖 。 圖 導(dǎo)葉斷面 型線示意圖 (2) 對(duì)于中小型機(jī)組：由于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的需要，常常使得010 ，?D減少，使得模型與真機(jī)之間的幾何相似關(guān)系遭到破壞，此時(shí)不能利用幾何相似關(guān)系進(jìn)行導(dǎo)葉開度的計(jì)算。為了使真機(jī)與模型機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)水流運(yùn)動(dòng)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 ?? ? 。 ??? kbgnQn h *60ta 039。139。10 ?? 式中： 0? —— 導(dǎo)葉出流角 K, ? —— 考慮導(dǎo)葉的擠壓、水流的粘性及環(huán)量損失等的影響系數(shù)。通常k=,對(duì)于最優(yōu)工況 ? =~，對(duì)于限制工況 ? =~1。 39。139。1nQ —— 分別帶最優(yōu)工況和限制工況下的流量和轉(zhuǎn)速。 可以得出最大開度和最優(yōu)開度下的出流角。 mmD 22500 ? mmDy 1650? mmDc 1550? 0 16Z? mmlc ? mmlH 255? mmlp ? φ =22176。 32 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 計(jì)算結(jié)果： ?? ? ?? ? 。 在得出了出流角的大小后，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，使導(dǎo)葉的骨線和導(dǎo)葉軸線所在圓 yD 的切線成所得的出流角的角度。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。作最大開度和全關(guān)狀態(tài)下的導(dǎo)葉間的切圓，切圓的直徑即為最大開度。得到最大開度后，分別計(jì)算出 m a x0m a x0m a x0 %75。%50。%25 aaa 。 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。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。 ~ 80176。，λ ? 90176。 ~100176。，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φ 0=22176。，從而可確定出初始位置。所選開度值為： 100。5275%75 。50%50。25%250 m a