水轮机的选型设计说明
水轮机的选型设计
水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。
水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。
一：水轮机选型的内容，要求和所需资料
1：水轮机选择的内容
（1）确定单机容量及机组台数。
（2）确定机型和装置型式。
（3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。
（5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9
ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。
2.水轮机选择的基本要求
水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。
（1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。
（2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。
（3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。
（4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。
（5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。
（6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。
3.水轮机选型所需要的原始技术材料
水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料：
（1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。
（2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷
图，远景负荷；设计电厂在系统中的作用与地位，例如调峰、基荷、调相、事故设备的要求以及与其他电站并列调配运行方式等。
（3）水轮机设备产品技术资料：包括国内外水轮机型谱、产品规范及其特性；同类水电站的水轮参数与运行的经验，问题点等。
（4）运输及安装条件：应了解通向水电站的水陆交通情况，例如公路，水路，及港口的运载能力（吨位及尺寸）；设备现场装配条件，大型专用加工设备在现场临时建造的可能性及经济性；大型部件整件出厂与分块运输现场装配的比价等。除上述资料外，对于水电站的水质应有详细地资料，包括水质的化学成分，含气量，泥沙含量等。
二：水轮机选型的基本方法
目前世界上各国在设计水电站中选择水轮机的方法不尽相同，其主要方法可以概括为以下几种。
1：应用统计资料选择水轮机
这种方法以已建水电站的统计资料为基础，，通过汇集、统计国内外已建水电站的水轮机的基本参数，再把他们按水轮机型式，应用水头，单机容量等参数进行分析归类。在此基础上，用数学统计法作出水轮机的比转速、单位参数与应用水头的关系曲线，ns=f(H)、n11=f(H)、Q11=f(H)以及电站空化系数与比转速的关系曲线qf=f(ns)等，或者数值逼近法得出关于这些参数的经验公式。当确定了水电站的水头与装机容量等基本参数后，可根据统计曲线或经验公式确定水轮机的型式与基本参数。按照选定的水轮机参数向水轮机生产厂提出制造任务书，由制造厂生产出符合用户要求的水轮机。这种方法在国外被广泛采用。
2：按水轮机系列型谱选择水轮机
在一些国家，对水轮机设备进行了系列化，通用化与标准化，制定了水轮机型谱，为每一水头段配置了一种或两种水轮机转轮，并通过模拟实验获得了各型号水轮机的基本参数与模型综合特性曲线。这样设计者就可以根据水轮机型谱与模型综合特性曲线选择水轮机的型号与参数。我国与原苏联都曾颁布过水轮机型谱。水轮机型谱可为水轮机的选型设计提供了便利，可使选型工作简化与标准化。但要注意不能局限于已制定的水轮机型谱，当型谱中的转轮性能不能满足设计电站的要求时，要通过认真分析研究提出新的水轮机方案，与生产厂商协商设计、制造出符合要求的水轮机。同时，要不断完善、更新水轮机型谱。
3：要套用法选择水轮机
这种方法是直接套用与拟建电站的基本参数（水头、容量）相近的已建水电站的水轮机型号与参数。这种方法多用于小型水电站的设计，它可以使设计工作大为简化。但要注意必须合理套用，要对拟建电站与已建电站的参数进行详细的分析与比较，还要考虑不同年代水轮机的设计于制造水平的差异，90年代设计的电站若直接套用60年代电站的水轮机，往往会使水轮机的参数偏低。因此必要时对已建电站的水轮机参数作适当修正后再套用。
我国过去应用较多的方法是按照水轮机型谱来选择水轮机，但随着水电开发的进展，旧的水轮机型谱已不能满足目前水电站的设计的要求，设计者常采用不同的选型方法相互结合、相互验证，以保证水轮机选型的科学性与合理性。
三：机组台数选择
对于一个确定了总装机容量的水电站，机组台数对的多少将直接影响到电厂的动能经济指标与运行的灵活性，可靠性，还影响到电厂建设的投资等，因此确定机组台数时必须考虑以下有关因素，经过充分的技术经济论证。
1：机组台数对工程建设费用的影响
机组台式的多少直接影响单机容量的大小，单机容量不同时机组的单位千瓦造价不同，一般小机组的单位千瓦造价高于大机组，一方面，小机组的单位千瓦金属消耗大于大机组，另外单位重量的加工费也较大。除主要机电设备外机组台数的增加，要求增加配套设备的台数，主副厂的平面尺寸也需增加，因次在同样的装机容量条件下，水电站的土建工程及动力厂房的成本也随机组的增加而增加。2：机组台数对电站运行效率的影响
当采用不同的机组台数时，电站的平均效率是不同的。较大单机容量达的机组，其单机效率较高，这对于预计经常满负荷运行的水电站获得的效益较显著。但是对于变动负荷的水电站，若采用过少的机组台数，，虽单机效率高，但在部分负荷时由于负荷不便在机组之间调节，因而不能避开低效率区，这会使电站的平均效率降低。电站的最佳装机台数要通过电厂的经济运行分析来决定。
此外，机组类型不同时，台数对电站的运行效率的影响不同。对于固定叶片式水轮机，尤其是轴流定桨式水轮机，其效率曲线比较陡峭，当出力变化时，效率变化剧烈。若机组台数多一些，则可通过调整开机台数，而避开低负荷运行，从而使电站的运行效率明显提高。但是对于转桨式水轮机或多喷嘴的水斗式水轮机，由于可以通过改变叶片角度或增减使用喷嘴的数目而使水轮机保持高效率运行，因此机组台数对电站运行效率的影响较小。
3：机组台数对电厂运行维护的影响
机组台数较多时，其优点是运行方式灵活,发生事故时对电站及所在系统的影响较小，检修也容易安排。但台数较多时运行人员增加，运行用的材料、消耗品增加，因而运行费用高。同时，较多的设备与较频繁的开停机会使整个电站的事故发生率上升。
4：机组台数对设备制造、运输及安装的影响
机组台数增加时，水轮机和发电机的单机容量减小，则机组的尺寸，制造、运输及现场安装都较容易。反之，台数减少则机组尺寸增大，机组的制造、运输及安装的难度也相应增大。因此最大单机容量的选择要考虑制造厂家的加工水平，及设备的运输，安装条件。此外从发电机转子的机械强度方面考虑，发电机转子的直径必须限制在转子最大线速度的允许值之内，机组的最大容量有时也会因此受到限制。
5：机组台数对电力系统的影响
对于占电力系统容量比重大的水电厂及大型机组,发生事故时对电力系统的影响较大，考虑到电力系统中备用容量的设置及电力系统的安全性，在确定台数时,单机容量不应大于系统的备用容量，即使在容量较小的电网中,单机容量也不宜超过系统容量的1/3。
6：记住台数对电厂主接线的影响
由于水电厂水轮发电机组常采用扩大单元主接线方式，超大型机组除外，故机组台数多采用偶数。同时为了运行方式的机动灵活及保证机组检修时的厂用电可靠，除了特殊情况和农村小电站外，一般都装两台以上机组。
对于装置大型机组的水电厂，由于主变压器的最大容量受到限制，常采用单元接线方式，因此机组台数的选择不必受偶数的限制。
以上与机组台数有关的诸因素，许多是既相互联系又相互矛盾的，在选择时应针对主要因素，进行综合技术经济比较，选择出合理地机组台数。
四、水轮机型式的选择
根据水电站的实际情况正确地选择水轮机型式是水轮机选型设计中的一个重要环节。虽然各类水轮机有明确的适用水头范围，但由于他们的适用范围存在着交叉水头段，因此，必须根据水电站的具体条件对可供选择的水轮机进行分析比较，才能选择出最合适的机型。
（一）各类水轮机的适用范围
大中型水轮机的类型及其适用的水头范围如图所示
各类水轮机的适用范围除了与使用水头有关外，还与水轮机的容量有关，同一类型同一比转速的水轮机，在小容量时使用水头较低，在容量较大时使用水头较高.为了便于选择水轮机的型式，制定了水轮机
从表中可以看出各类水轮机的应用水头范围是交叉的，其中存在着交界水头段。在水轮机选择时若同一水头段有多种机型可供选择，则需要认真分析各类水轮机的特性并进行技术经济比较以确定最适合的机型。
不同类型的水轮机具有不同的适用范围与特点，各类水轮机的特点可概括如下:
1:冲击式水轮机（以切击式为代表）
（1）ns较低，适用于250m以上的水头，最高可达1700m.
（2）转轮周围的水流是无压的，不存在密封问题。
（3）出力变化时效率的变化平缓，对负荷变化适应性强。
（4）装置多喷嘴时通过调整喷嘴适用数目可获高效运行。
（5）可使用折向器防止飞逸，减少紧急关机时引水管道中水击压力的上升（仅上升15%左右）。若使用制动喷嘴可使水轮机迅速刹车。
（6）易磨损部件更换容易。
2：混流式水轮机
（1）比转速范围广，适用水头范围广，可适用30-1700m.
（2）结构简单，价格低。
（3）装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。
3：轴流式水轮机
（1）ns较高，具有较大的过流能力，适用于30-80m水头范围。
（2）转轮可以分解，加工运输方便。
（3）轴流转桨式水轮机可在协联方式运行，在水头、负荷变化时可实现高效运行。
（4）在水头、负荷变化较小，或装机台数较多的电站，可以通过调整运行机组台数使水轮机在高效区运行。轴流定桨式水轮机结构简单，可靠性好，尤其在担负基荷的低水头电站较适用。
4：斜流式水轮机
（1）其ns与应用水头范围介于轴流式和混流式之间。
（2）叶片可调，在水头与负荷变化时可保持高效率。
（3）转轮可以分解，加工运输方便。
（4）中低水头的抽水蓄能电站，常适用斜流式水轮机。
（二）交界水头区水轮机型式的选择
（1）贯流式与轴流式的比较：
1）贯流式的水流条件较好，同样过流面积时，贯流式水流通过容易，单位流量大，无蜗壳和肘醒尾水管，流道水力损失小，运行效率比轴流式高。
2）贯流式水轮机可布置在坝体或闸墩内，可以不要专门的厂房，土建工程量小且适于狭窄的地形条件。
3）对潮汐电站，贯流式水轮机的适应性强，能满足正反向发电，正反向抽水和正反向泄水的需要。
4）贯流式水轮机为了满足安装高程的要求，需从引水室入口至尾水管全部开挖到相应的深度，而轴流式只需对尾水管部分进行深开挖，因此，贯流式的相应开挖量大。
5）灯泡贯流式水轮发电机组全部处于水下，要求有严密的封闭结构及良好的通风防潮措施，维护、检修较困难。
（2）轴流式与混流式的比较
1）轴流转桨式水轮机适用与水头与负荷较大的电站，能在较宽广的工作范围内稳定、高效率运行，平均效率高于混流式水轮机。
2）在相同的水头下，轴流式的ns高于混流式，有利于减小机组的尺寸。 3）轴流式水轮机的空化系数大，约为同水头段混流式水轮机的两倍，为保证空化性能需增加厂房的水下开挖量。
4）当尾水管较长时，轴流式水轮机比混流式水轮机易产生紧急关机时的抬机现象。
5）轴流式水轮机的轴向水推力系数约为混流式的2-4倍，推力轴承负荷大。此外轴流转桨式水轮机的转轮及受油器等部件结构复杂，造价高。
(3)混流式与斜流式比较：
1）同样水头和出力条件下，斜流式水轮机可获得高于混流式水轮机的比转速，因此，斜流式水轮机的转速可高于混流式，应用斜流式水轮机可以减小发电机的尺寸，但同样条件，混流式水轮机的尺寸要小一些。
2）混流式的最高效率要比斜流式高0.5%-1%，但在部分负荷（50%负荷）混流式的效率要比斜流式低约5%。两者比较图
3）同样工作参数下，斜流式水轮机的空化系数大于混流式，为防止空化，斜流式需要较低的安装高程，因此其开挖深度大于混流式。
4）混流式水轮机的结构比斜流式简单，造价低，维护方便，运行可靠。但斜流式转轮可分解，加工，运输方便。
5）混流式水轮机的飞逸转速比斜流式水轮机约高15%，要求混流式水轮机有较高的强度。
在同样的水头与流量的条件下斜流式水轮机与混流式水轮机的技术经济比较表
（4）斜流式与轴流式的比较：
1）在应用水头为60m以上时，斜流式水轮机的最优效率高于轴流式，在40m以下水头段应用时，轴流式的最优效率高于斜流式。在部分负荷时斜流式的效率稍高一些。
2）在同样的水头与出力情况下，轴流式水轮机的ns高于斜流式，因此，轴流式转速高一些，水轮机与发电机的尺寸可小一些。但当水头高于60m时，由于强度与结构的关系，轴流式转轮的轮廓尺寸变大，会加大水轮机的重量。另外，由于轴流式的飞逸转速，较斜流式高，从强度方面考虑反而使与轴流式水轮机相配的发电机更重一些。
3）两者的结构都较复杂，斜流式转轮及其他过流部件要更复杂一些。
在同样的水头（近60米）和出力条件下，两者的参数比较见表9-7.
（5）混流式与水斗式的比较：
1）一般情况下，混流式水轮机的单位流量比切击式大，但是当水中含沙量较多时，因受空化和磨损的限制，混流式水轮机采用的单位流量有时反比水斗式小。2）混流式水轮机的最高效率比水斗式高，在水斗变化时效率的下降比切击式小。水斗式水轮机在负荷变化时效率的下降比混流式小，尤其是多喷嘴时可以调整使用喷嘴的数目，有良好的负荷适应性。
3）切击式安装在最高尾水位以上，尤其在部分负荷时水头损失较大，混流式水轮机通过尾水管回收转轮出口的动能，可提高对水头的利用率。
4）切击式水轮机在大气压力下工作，空蚀轻，且多发生在针阀、喷嘴和水斗部位，检修与更换容易。
5）切击式水轮机无轴向水推力，可以简化轴承的结。
6）切击式水轮机装有折向器或制动喷嘴，可以降低飞逸转速。
7）切击式水轮机的ns在50-55（m.KW）以上时其效律会降低，同样条件下，混流式水轮机的比转速较大，且效律不会降低。混流式的比转速比水斗式高10%-20%，可以减小机组的尺寸。
8）当有空蚀及泥沙磨损发生时经过一定运行时间后，由于过流部件的破坏会导致水轮机的效率下降比混流式水轮机少，根据国外的实例，在同样运行5000-10000h之后，切击式与混流式的比较如图
五：水轮机比转速的选择
水轮机的比转速ns包括了水轮机的转速，出力与水头三个基本工作参数，他综合地反映了水轮机的特征。掌握比转速与水轮机特性之间的关系、正确地选择水轮机的比转速，可以保证所选择的水轮机在实际运行中有良好的能量指标与空化性能。
1：水轮机的效率与比转速的关系
不同ns的水轮机具有不同的效率特性，图9-13中表示了不同ns的混流式水轮机的效率出力特性N=f(P%).从图中可知比转速较低的水轮机，其效率曲线较平缓，比转速较高的水轮机其效率曲线比较陡峭，尤其是超高比转速的混流式水轮机（ns=570m.KW）,其高效率去很狭窄，在偏离设计工况时，水轮机的效率急剧下降。
此外，每一种水轮机都有自己的最佳比转速范围。
图9-32表示了不同类型水轮机的最优效率与比转速之间的关系。从该图中可以看出水斗式水轮机的比转速在13-18范围内效率最高，混流式的比转速在150-250范围内效率最高，轴流定桨式的比转速在500-600范围内效率最高。
在选择水轮机时，尽可能将比转速控制在它们的最佳范围之内，以保证水轮机具有最高效率。
2.各类水轮机比转速的选择
各类水轮机的比转速不仅与水轮机的结构和型式有关，也与设计，制造的水平以及通流部件的材质等因素有关。目前，世界各国根据各自的实际水平，划定了各类水轮机的比转速的界限与范围，并根据已生产的水轮机转轮的参数，用数理统计法得出了关于水轮机比转速的统计曲线或经验公式。当已知水电站的水头时，可用这些曲线或公式选择水轮机的比转速。
（4）贯流式水轮机的比转速与使用水头关系：一般情况下，贯流式水轮机可获得比轴流式高约10%的比转速，但根据目前国内外已生产的贯流式水轮机的统计资料看，大部分贯流式水轮机的比转速仅与轴流式水轮机相当。
（5）切击式水轮机比转速与使用水头关系：单转轮单喷嘴水斗式水轮机的比转速主要与射流直径比d0/D1有关。当切击式水轮机为多转轮多喷嘴时，水轮机的比转速为：ns=ns1√KrZ0
式中ns1单轮单喷嘴的比转速，Kr转轮数，Z0每个转轮的喷嘴数。
对于单轮单喷嘴切击式水轮机，我国《水电站几点设计手册》中推荐的ns1=f(H)曲线如图9-34所示。
当切击式水轮机具有多个转轮（仅在横轴式水轮机上可实现）和喷嘴时，从理论上可按√KrZ0倍增大水轮机的比转速，但实际上选择多转轮多喷嘴水轮机的比转速时常受到下面条件的限制。
1）对于单轮单喷式，为了提高水轮机的转速与出力，可选择较大的d0/D1值，即可以选择较大的比转速。
2）对于单轮多喷式，比转速的提高主要靠喷嘴的增加，而最好把相当于单喷嘴的ns1限制在最佳比转速范围内。
3）对于多轮多喷式，对应于单轮单喷的ns1应选择在最佳比转速范围，一般取ns1=10-20(m.KW),整体水轮机的ns也不宜超过60，（m.KW）因为此限速则需在同一水轮机轴上装3个以上的转轮，这是不经济的，这种情况下可考虑使用混流
式水轮机。
对于多喷嘴切击式水轮机比转速的选择，一般先选择单轮单喷的比转速ns1,再根据转轮数目Kr 与喷嘴数Z0计算整个水轮机的ns.
（3）多泥沙河流水轮机比转速的选择
上面所介绍的一些经验公式及区线一般仅适用于水质较好的水电站的水轮机比转速的选择。对于多泥沙河流上的水电站,为了减轻过机泥沙对比转速的水轮机的过流部件的磨损，同时考虑到空化与泥沙磨损的联合作用，选择水轮机的比转速时，应该比清水电站低一些，降低水轮机比转速的目的是为了降低转轮流道中的相对流速。
国内一些资料表明，多泥沙河流上的水电站，水轮机破坏轻微者所采用的ns都较低，ns=1320/√Hr-1360/√Hr(m.KW)之间。因此，在多泥沙河流上的水电站选择水轮机的比转速可以根据水中泥沙含量，参考多泥沙河流上已建电站的经验，确定合适的比转速。
应用上述的一些经验公式选择水轮机的比转速时，要充分考虑设计电站的具体情况，还要考虑国内水轮机的设计制造水平，这样才能保证所选择的水轮机既具有较高的能量指标，又能保证机组的正常运行。
此外，在应用比转速的经验公式时，还应考虑到时代的变迁与技术的发展，可考虑采用一种动态经验公式进行水轮机比转速的估算。动态比转速的形式为：Ns=a(t)Hr[b(t)指数]
经验公式中引入了表示时间因数的参数t,因此，不仅可以反映当时水轮机比转速水平，还可以对今后的近期发展趋势进行评估。动态比转速经验公式可用数理统计法获得。
水泵水轮机的选型设计
一：水泵水轮机型式的选择
1：装置型式的选择
抽水蓄能水电站的机组可采用多种装置型式。由水泵、水轮机、电动机、发电机或可逆式水泵水轮机、发电电动机组合，构成不同型式的抽水蓄能发电机组。大型机组多采用竖轴布置，中小型机组有时采用横轴布置。
如图9-13示，抽水蓄能电站的机组组合方式有四机式，三机式与二机式。最早采用的型式为四机式，即水泵和水轮机分别配置各自的电动机与发电机，由于设备多，占地多，投资高，目前已很少采用。
三机式，即水泵、水轮机和发电电动机三者以联轴节相连。发电时，由水轮机带动发电电动机作发电机组运行，抽水时由发电电动机以电动机方式运行带动水泵抽水，两种方式其旋转方向相同。三机式的优点是机组转换运行方式快，不必专设起动设备。
二机式，即水泵水轮机和发电电动机构成。水泵水轮斤具有水泵和水轮机的功能，转轮正转为水轮机运行方式，反转为水泵运行方。发电电动机机，也可以作为电动机。由于一机两用，故机组造价低。但水泵水轮机的转轮要兼顾水轮机和水泵两种工况的性能，故其效率较水泵或水轮机专用机要稍低一些。目前二机
式用的最广泛，但在一些超高水头的抽水蓄能电站，仍不排除采用水斗式水轮机做动力机和采用多级离心泵作抽水机的组合方式，也可以采用多级水泵水轮机和双速发电电动机的二机式。
2：水泵水轮机型式的选择
适用于不同水头段抽水蓄能电站的要求，水泵水轮机具有混流式，斜流式，轴流式，和贯流式几种类型，各类水泵水轮机比转速及应用水头范围如表9-14所示。
(1)混流式水泵水轮机。混流式水泵水轮机的结构与常规混流式水轮机相似，
但其转轮一般按水泵工况设计，用水轮机工况校核。在相同水头和功率情条件下，其直径比常规水轮机大30%-40%，单级混流式水泵水轮机适用水头可高达700米，在水头高于700米的电站，可考虑采用多级混流式水泵轮机。
（2）斜流式水泵水轮机。斜流式水泵水轮机一般为转桨式，其效率曲线平缓，能适用水头（扬程）及负荷变化较大的电站，它可应用于25-200米的水头，在水头小于180米的抽水蓄能电站，既可以采用斜流式又可以采用混流式，采用哪种机型最合适还要看根据电站的水头变化及调节库容的大小等经技术经济比较而定。在水库的利用水深较大，采用单速混流式水泵水轮机不能同时满足水泵与水轮机工况同时获得最高效率，可考虑双速混流式水泵水轮机和斜流式水泵水轮机两种方案。若采用双速混流式机组，其发电电动机的价格比单速机要高出10%-15%；若采用斜流式，则可通过调节桨叶及导叶开度使水泵与水轮机同时获得高效率而无需改变发电电动机的转速，但另一面，与混流式水泵水轮机相比，斜流式的缺点是结构复杂，轴向水推力大，空化系数大安装高程低，基础开挖量
(3)轴流式水泵水轮机。轴流式水泵水轮机适用于低水头抽水蓄能电站，一般采用转桨式结构，以适应水头及负荷的变化。轴流式水泵水轮机应用不太多，其原因是水泵运行时扬程较低。尽管发电专用的常规轴流式水轮机可应用到88m水头，但轴流泵的扬程一般不超过20m.要提高水泵扬程则需将其转速增加很多，但这
会发电机电动机的造价昂贵。
(4)贯流式水泵水轮机。贯流式转轮同轴流式一样，只是布置型式不同，贯流
式水泵水轮机用于潮汐抽水蓄能电站和其他低水头抽水蓄能电站。
第十节
一：计算机辅助水轮机选型设计的原理
计算机辅助设计（CAD）的发展，为水轮机的选型设计提供了一种新的手段。现代计算机具有强大的记忆功能与运算能力，并具备文件处理，图形处理等功能，将这些功能应用到水轮机选型设计中，可以使水轮机的选型计算更加快速，精准和规范化。
计算机辅助水轮机辅助水轮机选型的原理基本上是对传统的选型计算方法的模拟。计算机虽然具有计算容量大、运算快的特点，但它毕竟是一种机器，缺乏思维和创造能力，它只能按人们输入的程序进行工作。为了让计算机能像人一样有能力去处理设计计算中的各种问题，在水轮机选型的程序设计中要解决下面几个关键问题。
（1）设计所用技术资料的计算机处理。
（2）设计思想及计算机过程的程序化
（3）设计成果中数据、图表的格式化输出及图形的计算机绘制。
水轮机的选型设计说明
水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷
水轮机的选型计算
一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22) 目 录
汽轮机课程设计指导书
汽轮机课程设计指导书
目录 一、课程设计的目的与意义 (1) 二、设计题目及已知条件 (2) 2.1 机组概况 (2) 2.2 本次设计与改造的基本要求 (4) 三、设计过程 (6) 3.1 汽轮机的热力总体任务 (6) 3.2 汽轮机变工况热力核算的方法介绍 (6) 3.3 本课程设计的基本方法 (7) 3.3.1 级的变工况热力核算方法——倒序算法 (8) 3.3.2 级的变工况热力核算方法——顺序算法 (17) 3.4 上述计算过程需要注意的问题 (22) 四、参考文献： (23) 附：机组原始资料 (23)
汽轮机课程设计 一、课程设计的目的与意义 汽轮机是按照经济功率设计的，即根据给定的设计要求如功率、蒸汽初参数、转速以及汽轮机所承担的任务等，确定机组的汽耗量、级数、通流部分的结构尺寸、蒸汽参数在各级的分布以及效率、功率等。汽轮机在设计条件下运行称为设计工况。由于此工况下蒸汽在通流部分的流动与结构相适应，使汽轮机有最高的效率，所以设计工况亦称为经济工况。 由于要适应电网的调峰以及机组实际运行过程中运行参数的偏差等原因，汽轮机不可能始终保持在设计条件下，即负荷的变化不可避免的，蒸汽初终参数偏离设计值，通流部分的结垢、腐蚀甚至损坏，回热加热器停用等在实际运行中也时有发生等等。汽轮机在偏离设计条件下的工作，称为汽轮机的变工况。在变工况下，蒸汽量、各级的汽温汽压、反动度、比焓降等可能发生变化，从而引起汽轮机功率、效率、轴向推力、零件强度、热膨胀、热应力等随之改变。 通过本课程设计加深、巩固《汽轮机原理》中所学的理论知识，了解汽轮机热力设计的一般步骤，掌握每级焓降以及有关参数的选取，熟练各项损失和速度三角形的计算，通过课程设计以期达到对汽轮机的结构进一步了解，明确主要零部件的位置与作用。具体要求就是按照某机组存在的问题，根据实际情况，制定改造方案，通过理论与设计计算，解决该汽轮机本体存在的问题，达到汽轮机安全、经济运行的目的[1-4]。
水电站厂房参数设计计算书
水电站厂房 第一节几种水头的计算(1) H max=Z蓄—Z单机满出力时下游水位 H r= Z蓄—Z全机满出力时下游水位 H min=Z底—Z全机满出力时下游水位 一、H max的计算。 1 假设H max=84m 由公式Nr=K Q H 公式中 Nr为单机出力50000KW K 为出力系数8.5 H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03H0) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=70.028m3/s 查下游流量高程表得下游水位为198.8m 上游水位为284m ΔH=0.03 (284—198.8)=2.6m 又因为284—84—2.6= 197.4 2 重新假设Hmax=83m 由公式Nr=K Q H 解出Q=70.87m3/s 查下游流量高程表得下游水位为199.3m 上游水位为284m ΔH=0.03 (284—199.3)=2.5m
又因为284—83—2.5=198.5 故H max=83m 二、H min的计算。 1 假设H min=60m 由公式Nr=K Q H 公式中 Nr为全机出力200000KW K 为出力系数8.5 H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03Ho) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=392.16m3/s 查下游流量高程表得下游水位为203.50m 上游水位为264m ΔH=0.03 (264—203.50)=1.80m 又因为264—60—1.80=202.20< 203.50 2 重新假设Hmin=59m 由公式Nr=K Q H 解出Q=398.80m3/s 查下游流量高程表得下游水位为203.58m 上游水位为264m ΔH=0.03 (264—203.58)=1.77m 又因为264—59—1.77=203.23 = 203.58 故H min=59m 三、H r的计算。
汽轮机课程设计说明书..
课程设计说明书 题目：12M W凝汽式汽轮机热力设计 2014年6月28 日
一、题目 12MW凝汽式汽轮机热力设计 二、目的与意义 汽轮机原理课程设计是培养学生综合运用所学的汽轮机知识，训练学生的实际应用能力、理论和实践相结合能力的一个重要环节。通过该课程设计的训练，学生应该能够全面掌握汽轮机的热力设计方法、汽轮机基本结构和零部件组成，系统地总结、巩固并应用《汽轮机原理》课程中已学过的理论知识，达到理论和实际相结合的目的。 重点掌握汽轮机热力设计的方法、步骤。 三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 主要技术参数： 额定功率：12MW ；设计功率：10.5MW ； ；新汽温度：435℃； 新汽压力：3.43MP a ；冷却水温：20℃； 排汽压力：0.0060MP a 给水温度：160℃；机组转速：3000r/min ； 主要内容： 1、确定汽轮机型式及配汽方式 2、拟定热力过程及原则性热力系统，进行汽耗量与热经济性的初步计算 3、确定调节级形式、比焓降、叶型及尺寸等 4、确定压力级级数，进行比焓降分配 5、各级详细热力计算，确定各级通流部分的几何尺寸、相对内效率、内功率与整机实 际热力过程曲线 6、整机校核，汇总计算表格 要求： 1、严格遵守作息时间，在规定地点认真完成设计；设计共计二周。 2、按照统一格式要求，完成设计说明书一份，要求过程完整，数据准确。 3、完成通流部分纵剖面图一张（一号图） 4、计算结果以表格汇总
四、工作内容、进度安排 1、通流部分热力设计计算（9天） （1）熟悉主要参数及设计内容、过程等 （2）熟悉机组型式，选择配汽方式 （3）蒸汽流量的估算 （4）原则性热力系统、整机热力过程拟定及热经济性的初步计算 （5）调节级选型及详细热力计算 （6）压力级级数的确定及焓降分配 （7）压力级的详细热力计算 （8）整机的效率、功率校核 2、结构设计（1天） 进行通流部分和进出口结构的设计 3、绘制汽轮机通流部分纵剖面图一张（一号图）（2天） 4、编写课程设计说明书（2天） 五、主要参考文献 《汽轮机课程设计参考资料》.冯慧雯 .水利电力出版社.1992 《汽轮机原理》（第一版）.康松、杨建明编.中国电力出版社.2000.9 《汽轮机原理》（第一版）.康松、申士一、庞立云、庄贺庆合编.水利电力出版社.1992.6 《300MW火力发电机组丛书——汽轮机设备及系统》（第一版）.吴季兰主编.中国电力出版社.1998.8 指导教师下达时间 2014 年6月 15 日 指导教师签字：_______________ 审核意见 系（教研室）主任（签字）
小型水电站水轮机的选型设计
小型水电站水轮机的选型设计 摘要：高坪桥水库电站水头运行范围为22.99~57.92m，以统计规律为指导，在容量相近的水轮机参数水平基础上，结合目前国内机组制造水平及转轮特点，通过技术经济比较分析，进行机组选型设计，最终确定合理的水轮机参数。 关键词：卧式混流机组；选型设计 1 引言 浙江省龙游县高坪桥水库工程地处龙游县境内衢江支流社阳溪上，社阳溪流域现有社阳水库调蓄能力有限，且未设置防洪库容，下游地区受衢江洪水顶托，汛期每遇暴雨，易发生洪涝灾害。 2水轮机参数选择 2.1 电站基本参数 高坪桥水库总库容3206万m3，供水调节库容2431万m3，防洪库容560万m3；死库容218万m3；配套电站总装机容量3.6MW。电站为引水式电站，正常蓄水位182.0m，发电死水位150.0m；电站最大毛水头58.42m，最小毛水头26.0m，加权平均水头46.66m。 2.2 水轮机模型参数选择 本电站水头范围为26.00m~58.42m。对于该水头段的机组宜采用卧式混流式机组。参考现有的水轮机模型转轮，供本电站选用的混流机转轮较多，其中A289和A551C模型参数较优，其能量特性和空化性能均较好，具有一定的代表性。 经计算比较，机组选型方案比较表如下 两个方案均能满足运行要求。模型转轮A551c效率较高，选用的转轮直径较小，机组总造价较低。但安装高程较低，主厂房土建造价较高。考虑本阶段预留一定裕度，选取效率略低，单位流量较小的模型转轮，有利获得较好汽蚀性能。 综合考虑，本阶段暂按照A286转轮来选择水轮机参数及机组流道主要控制尺寸，提出本电站水轮机应具有的能量指标及空化指标。 2.3 水轮机机组台数选择 台数的选择应综合考虑满足工程功能要求的技术经济指标。从运行和检修方面来看，机组台数越多，运行调度越灵活，检修工作也越容易安排。但是台数增加将加大机电设备及土建投资。本电站发电厂房距离大坝较远，大坝位置另外设置生态流量泄放装置，不需考虑通过机组泄放生态流量。 根据以上原则要求，选取2台机（2600 kW +1000kW）和3台机（3×1200 kW）两组方案进行比较，对比如下表： 综上，从技术上看，2台机和3台机方案都可以满足本电站发电的要求；从造价上看，3台机方案要高于2台机方案约363万（可比投资）；从运行维护管理上看，三台机组备品备件相同，在运行维护管理上，可增加互换性；综上多方面比较，并考虑业主意愿及运行管理现状和经验，本阶段选择机组台数为3台1200 kW的方案。 2.4 额定水头的选择 本电站为引水式开发，水库正常蓄水位182.00m，发电死水位150.00，消落高度32m，水轮机加权平均水头46.66m，选取水轮机额定水头为40.00m，可使水轮机长期运行在额定水头附近，在较大的范围内能够满负荷和高效运行。 2.5 水轮机安装高程的确定 混流式水轮机的安装高程应同时满足在各种可能出现的运行工况下避免空蚀的要求。同时，卧轴混流式水轮机的安装高程还应满足尾水管出口最小淹没深度的要求。经过计算，1200kW机组允许吸出高度[Hs]=+5.17m，装机吸出高度Hs=2.66m。确定水轮机的安装高程为126.0m。由满足最大水头工况的空蚀条件决定。
汽轮机课程设计书
汽轮机课程设计 指导老师： 学生姓名： 学号： 所属院系： 专业： 班级： 日期：
课程设计任务书 1.课程设计的目的及要求 任务：N10－4.9/435 冷凝式汽轮机组热力设计 目的：①系统总结巩固已有知识 ②对汽轮机结构、通流部分、叶片等联系 ③对于设计资料的合理利用 要求：①掌握汽轮机原理的基本知识 ②了解装置间的相互联系 2. 设计题目 设计原则：⑴安全性：采用合理结构、安全材料、危险工况校核 ⑵经济性：设计工况效率高 ⑶可加工性：工艺、形状、材料有一定要求 ⑷新材料、新结构选用需进行全面试验 ⑸节省贵重材料的用量与消耗 3. 热力设计内容 ⑴调节级计算速比选用0.35-0.44 d m=1100 mm 双列级承担的比焓降 160-500 kj/kg 单列级承担的比焓降 70-125 kj/kg ⑵非调节级热降分配 ⑶压力级的热力计算 ⑷作h-s 热力过程线，速度三角形 ⑸整理说明书，计算结果以表格呈现 4. 主要参数 ⑴P0=4.9Mpa t0=435℃ ⑵额定功率P e=10000 kw ⑶转速 n=3000 rad/min ⑷背压P C=8kPa ⑸汽轮机相对内效率ηri（范围为：82%～88%） 选取某一ηri值，待各级详细计算后与所得ηri进行比较，直到符合要求为止。机械效率：这里取ηm= 94%～99% 发电效率：这里取ηg=92%～97%
设计参数的选择 1.基本数据：额定功率Pr＝10000kW，设计功率P e＝10000kW，新汽压力P0＝4.9MPa，新汽温度t0＝435℃，排汽压力P c＝0.008MPa。 2.速比选用0.40 3.d m=1100 mm 4.转速 n=3000 rad/min 5.汽轮机相对内效率ηri=86% 6.机械效率ηm= 98% 7.发电效率ηg= 95% 详细设计内容 图1—多级汽轮机流程图 1.锅炉 2.高压回热加热器 3.给水泵 4.混合式除氧器 5.低压回热加热器 6.给水泵 7.凝汽器 8.汽轮机
水轮机选型设计报告书
目录 第一章基本资料 (2) 1.1水轮机选择的内容 (2) 第二章水能计算与相关曲线的绘制 (3) 2.1水能计算 (3) 2.2相关曲线的绘制 (7) 第三章机组台数和单机容量的确定 (8) 3.1水轮机选型方案初定 (8) 3.2确定水轮机选型方案 (8) 第四章水轮机基本参数的计算 (13) 4.1水轮机转轮直径的计算 (13) 4.2水轮机效率的计算 (13) 4.3水轮机转速的计算 (14) 4.4水轮机设计流量的计算 (14) 4.5水轮机几何吸出高度的计算 (14) 4.6飞逸转速的计算 (16)
第一章基本资料 水轮机的选型是水电站设计中的一项重要任务。水轮机的型式与参数选择的是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性有重要的影响。 水电站水轮机的选择工作，一般是根据水电站的开发方式、动能系数、水工建筑物的布置等，并参照国内已生产的水轮机转轮参数及制造厂的生产水平，拟选出若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数 1.1水轮机选择的内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的外形尺寸、重量和价格； （6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件； （8）对电站建成后水轮机的运行、维护提出建议。
第二章 水能计算与相关曲线的绘制 2.1水能计算 根据所给原始资料，通过水能计算可以得到相应数据下的装机容量、发电量登各种参数，并将所得数据记录于表2-1中。 （1）水头H H=Hg-△h …………………………………（2-1） 式中 Hg ——水电站毛水头，m ； △h —— 水电站引水建筑物中的水力损失，m 。 将计算结果录入表2-1第?列中。 （2）装机容量P 和增加装机容量△P 由于同一组内流量不等，故应先按下列公式计算增加装机容量△P （Kw ）: △P=AQ △H …………………………………（2-2） 式中 A ——A=9.81*α*β=8.2, α=95%,β=88%(α为发电机效率,β为水轮机效率)； Q —— 水轮机通过流量，s /m 3 ; △H ——水电站相邻两组组末（工作）水头之差，m 。 将计算结果录入表2-1第?列中 第一组流量的装机容量为1P =AQH=1271Kw 。其后流量组的装机容量P （Kw ）按下 式计算： i P =+j P +△i P …………………………………（2-3） 式中 i ——i=2,3,4……n(n ∈N+)； j —— j=i-1。 将计算所得P 值录入表2-1第?列中。 （3）发电量E 和累积发电量∑E 发电量E （万Kw.h ）按下列公式计算： E=PT*24/10000……………………………（2-4） 式中 P ——装机容量，Kw ； T ——该组流量的出现天数，天。
水轮机选型设计计算书 原稿
第一章 水轮机的选型设计 第一节 水轮机型号选定 一．水轮机型式的选择 根据原始资料，该水电站的水头范围为18-34m ， 二．比转速的选择 水轮机的设计水头为m H r 5.28= 适合此水头范围的有HL240和ZZ450/32a 三．单机容量 第二节 原型水轮机主要参数的选择 根据电站建成后,在电力系统的作用和供电方式, 初步拟定为2台,3台,4台三种方案进行比较。 首先选择HL240 n11=72r/min 一．二台 1、计算转轮直径 水轮机额定出力：kw N P G G r 67.66669 .0106.04 =?== η 上式中： G η-----发电机效率,取0.9 G N -----机组的单机容量（KW ） 由型谱可知，与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q 11r =1.155m 3 /s,对应的模型效率ηm =85.5%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η
=0.855+0.03=0.885。模型最高效率为88.5%。 m H Q P D r r 09.2885 .05.28155.181.967 .666681.95 .15.1111=???== η 按我国规定的转轮直径系列（见《水轮机》课本），计算值处于标准值2m 和2.25m 之间，且接近2m ，暂取D 1=2m 。 2、计算原型水轮机的效率 914.02 46 .0)885.01(1)1(155 110max =--=--=D D M M ηη Δη=η max -ηM0=0.914-0.885=0.0.029 η=ηm +Δη=0.855+0.029=0.884 3、同步转速的选择 min /18.1972 95 .0/5.2872av 1110r D H n n =?== min /223.11855 .0884 .07210 M 0 T 11011r n n =-?=-=?）（ ）（ ηηmin /223.73223.172n 1111r 11r n n m =+=?+= 4、水轮机设计单位流量Q11r 的计算 r Q 11= r r r H D η5 .12181.9P =884.05.28281.967.66665.12???=1.2633 m /s 5、飞逸转速的计算 r n = 1 11max D H n r =73.223×28.33=212.851r/min 6、计算水轮机的运行范围 最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 min)/609.66223.18.332 180.19711max 1min 11r n H nD n =-?=?-= min)/(777.70223.195 .0/5.282180.19711av 111r n H nD n a =-?=?-=
汽轮机课程设计说明书——参考
课程设计说明书设计题目：N25-3.5/435汽轮机通流部分热力设计 学生姓名：xxx 学号：012004006xxx 专业班级：热能与动力工程xxx班 完成日期：2007年12月2日 指导教师（签字）： 能源与动力工程学院 2007年12月
已知参数： 额定功率：p r ＝25MW ， 设计功率：p e ＝20MW ， 新蒸汽参数：p 0＝3.5MP ，t 0＝435℃， 排汽压力：p c ＝0.005MPa ， 给水温度：t fw ＝160～170℃， 冷却水温度：t w1＝20℃， 给水泵压头：p fp ＝6.3MPa ， 凝结水泵压头:p cp =1.2MPa, 额定转速： n e ＝3000r/min ， 射汽抽汽器用汽量： △D ej ＝500kg/h ， 射汽抽汽器中凝结水温升: △t ej ＝3℃， 轴封漏汽量： △D 1＝1000kg/h ， 第二高压加热器中回收的轴封漏汽量： △D 1′＝700kg/h 。 详细设计过程： 一、气轮机进气量D 0热力过程曲线的初步计算 1．由p 0＝3.5MP ，t 0＝435℃确定初始状态点“0”，0h ＝3304kJ/kg ，0v =0.090 m 3/kg 估计进汽机构压力损失⊿p 0＝4％p 0＝4％×3.5MPa ＝0.14MPa , 排汽管中压力损失c p ?=0.04c p =0.0002M P a ' 0.0052z c c c p p p p M Pa ==+?= p 0′＝p 0－⊿p 0＝3.5MPa －0.14MPa ＝3.36MPa ，从而确定“1”点。过“0”点做定熵线与Pc=0.0050MPa 的定压线交于“3’”点，在h-s 图上查得， 3'h =2122kJ/kg,整机理想焓降为：m ac t h ?=0h -3'h =1182kJ/kg 2．估计 汽轮机相对内效率ηri ＝0.830 ， 发电机效率ηg ＝0.970 (全负荷)， 机械效率ηax ＝0.99 得m ac i h ?＝ηri m ac t h ?＝981.06kJ/kg , 从而确定“3”点。排汽比焓为，3h =0h -m ac i h ?=2331.2kJ/kg 3．用直线连接“1”、“3”两点，求出中点“2′”，并在“2′”点沿等压线向下移25kJ/kg 得“2”点，过“1”、“2”、“3”点作光滑曲线即为汽轮机的近似热力过程曲线。 二、整机进汽量估计 0D ri g ax D ηηη+??e mac t 3600p m ＝ h （kg/h ） 取m ＝1.20，⊿D ＝4％D 0，ηm ＝0.99，ηg ＝0.97, ηri ＝0.83 003600 1.15 D D t ?20?1006.335?0.97?0.987?0.97 ?＝ ＝88.599/h 三、调节级详细计算 1．调节级型式：复速级 理想焓降：⊿h t ＝250kJ/kg
水轮机主机选型
摘要 水电站机电部分设计主要根据获得的设计材料中给定的水头范围进行的主机选型，根据选择的三方案中择优进行模型综合特性曲线的绘制，即选出一方案进行绘制，再根据效率，转速等选其一进行蜗壳、尾水管、水轮发电机外形的计算和绘图，最后进行水轮机的调节保证计算和调速器设备选择。 关键字：水轮机主机选型；水电站机电设备初步计算；外形设计；调节保证计算。
前言 毕业设计是高等教育教学中的最后一个教学环节，是实践性教育的环节。 毕业设计与其他教学环节构成有机的整体，也是各个教学环节的继续、深化补充和检验，是将分散、局部的知识内容加以全面的结合，这次设计提高了我们运用知识的综合能力，将知识化为能力，巩固和加深所学知识，培养知识，综合了系统化的运用。 目前，我国大陆水力资源理论蕴藏在1万KW以上的河流共3886条，水力资源理论蕴藏年发电量6082.9Tw·h；技术可开发装机容量541.64GW。经济可开发装机容量401.8GW。我国水力资源具有三个鲜明特点：第一、在地域上分布极不平衡，西部多，东部少。西部水利资源开发出了满足西部电力市场的需要，更重要的是考虑东部电力市场。第二、大多数河流年内、年际经流分布不均。第三、水力资源集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送。 本次设计的主要内容为主机选型、蜗壳、尾水管、发电机确定和调节保证计算。设计过程中，依据资料水电站水头，单机引水流量，总装机，对水轮机发电进行初选，并根据单位转速，模型综合特性曲线，对水轮机型号，转速，效率出力等进行认真计算，校验，对选择方案的蜗壳水管，水轮机选型和绘图。对水轮机进行调节保证机算。
通过这次对相关专业知识的课题设计，更加深入的认识知识和实际应用，学会知识与实际结合、与实践结合，得以充分利用知识为以后工作打下了坚实的基础。 编者 2012年5月 目录 摘要 (1) 前言 (2) 目录 (3) 第一章水轮机型号选择 (5) 第一节水轮机型的选择 (5) 第二节初选水轮机基本参数的计算 (6) 第三节水轮机运转综合特性曲线的绘制 (17) 第四节待选方案的综合比较和确定 (19) 第二章蜗壳计算 (21) 第一节蜗壳形式、进口断面参数选择 (21) 第二节蜗壳各断面参数计算 (23) 第三节金属蜗壳图 (25) 第三章尾水管选型 (26) 第四章水轮发电机的初步选择计算 (27) 第五章调节保证计算及设备的选择 (33) 第一节调节保证计算 (33)
水电站水轮机选型设计1
院校：河北工程大学水电学院专业班级：水利水电建筑工程01班姓名：苏华 学号： 093520101 指导老师：简新平
水电站水轮机的选型设计 摘要 本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。 关键词： 水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。 【abstract】 Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of inadaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method , when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydrostation , the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened . 【Keyword】 Curriculum project of hydrostation ; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.
汽轮机课程设计报告
汽轮机课程设计报告 姓名： 学号： 班级： 学校：华北电力大学
汽轮机课程设计报告 一、课程设计的目的、任务与要求 通过设计加深巩固《汽轮机原理》中所学的理论知识，了解汽轮机热力设计的一般步骤，掌握设计方法。并通过设计对汽轮机的结构进一步了解，明确主要零件的作用与位置。具体要求就是按给定的设计条件，选取有关参数，确定汽轮机通流部分尺寸，力求获得较高的汽轮机效率。 二、设计题目 机组型号：B25-8.83/0.981 机组型式：多级冲动式背压汽轮机 新汽压力：8.8300Mpa 新汽温度：535.0℃ 排汽压力：0.9810Mpa 额定功率：25000.00kW 转速：3000.00rpm 三、课程设计： (一)、设计工况下的热力计算 1．配汽方式：喷嘴配汽 2．调节级选型：单列级 3．选取参数： (1)设计功率=额定功率=经济功率 (2)汽轮机相对内效率ηri=80.5% (3)机械效率ηm=99.0% (4)发电机效率ηg=97.0% 4．近似热力过程线拟定 (1)进汽节流损失ΔPo=0.05*Po 调节级喷嘴前Po'=0.95*Po=8.3885Mpa (2)排汽管中的压力损失ΔP≈0 5．调节级总进汽量Do的初步估算 由Po、to查焓熵图得到Ho、So，再由So、Pc查Hc。 查得Ho=3474.9375kJ/kg，Hc=2864.9900kJ/kg 通流部分理想比焓降(ΔHt(mac))'=Ho-Hc=609.9475 kJ/kg Do=3.6*Pel/((ΔHt(mac))'*ηri*ηg*ηm)*m+ΔD Do=3.6*25000.00/(609.9475*0.805*0.970*0.990)*1.05+5.00=205.4179(kJ/kg) 6．调节级详细热力计算 (1)调节级进汽量Dg Dg=Do-Dv=204.2179t/h (2)确定速比Xa和理想比焓降Δht 取Xa=0.3535，dm=1100.0mm，并取dn=db=dm 由u=π*dm*n/60，Xa=u/Ca，Δht=Ca^2/2
水轮机选型设计
第六章水轮机选型设计 由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。 水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。 一、水轮机选型设计的任务及内容 1．任务 水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。 2．内容 (1) 确定机组台数及单机容量 (2) 选择水轮机型式（型号）及装置方式 (3) 确定水轮机的额定功率、转轮直径D1、同步转速n、吸出高度H s、安装高程Z a 、飞逸转速、轴向水推力；冲锤式水轮机，还包括喷嘴数目Z0、射流直径d0等。 (4) 绘制水轮机运转特性曲线 (5) 估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择 (6) 根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。 二、选型设计 1．水轮机选型设计一般有三种基本方法 (1) 水轮机系列型谱方法: 中小型水电站水轮机选多此种方法或套用法。
水电站课程设计计算书
水电站厂房课程设计计算书 1．蜗壳单线图的绘制 1.1 蜗壳的型式 根据给定的基本资料和设计依据，电站设计水头Hp=46.2m ，水轮机型号 ：HL220-LJ-225。可知采用金属蜗壳。又Hp=46.2m>40m ，满足《水电站》（第4版）P32页对于蜗壳型式选择的要求。 1.2 蜗壳主要参数的选择 金属蜗壳的断面形状为圆形，根据《水电站》（第4版）P35页可知：为了获得良好的水力性能及考虑到其结构和加工工艺条件的限制，一般取蜗壳的包角为0345?=。 通过计算得出最大引用流量m ax Q 值，计算如下： ○ 1水轮机额定出力：15000 156250.96 f r f N N KW η= = = 式中：60000150004 f KW N KW = =，0.96f η=。 ○ 2'31max 3 3 2222115625 1.11 1.159.819.81 2.2546.20.904 r p N Q m s D H η = = =