第六章 水轮机的选型设计

课程设计说明书设计题目：大江水电站水轮机选型设计《水轮机》课程设计任务书1 课程设计的目的课程设计的目的，是培养学生运用本课程及相关课程基本理论和技术解决实际问题，进一步提高运算、绘图和使用技术资料的能力，通过具体工程实例设计提高设计观念和分析解决工程问题的能力。

2 课程设计成果及要求2.1 课程设计成果（1）设计说明书一份，内容包括：A、封面；B、课程设计任务书；C、中文摘要；D、英文摘要；E、目录；F、正文；G、谢辞；H、参考文献；I、附录（附录为可选内容）。

（2）设计图纸一张，内容为：设计过程中的辅助图、蜗壳、尾水管单线图。

采用大米格纸或1号AutoCAD打印图纸，文字书写必须采用符合制图规范的长仿宋体。

2.2 设计成果要求※请大家务必按以下要求完成设计成果，否则，审查时不予通过。

2.2.1 说明书内容要求（1）摘要。

中文摘要在300字左右，外文摘要以250个左右实词为宜，关键词一般以3～5个为妥。

（2）目录。

按三级标题编写（即：1 ……、1.1 ……、1.1.1 ……），附录也应依次列入目录。

（3）量和单位。

量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93，它是以国际单位制（SI）为基础的。

非物理量的单位，可用汉字与符号构成组合形式的单位。

（4）正文标题层次。

全部标题层次应有条不紊，整齐清晰。

相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。

章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。

分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级。

各层标题均单独占行书写。

第一级标题居中书写；第二级标题序数顶格书写，后空一格接写标题，末尾不加标点；第三级和第四级标题均空两格书写序数，后空一格书写标题。

第四级以下单独占行的标题顺序采用A.B.C.…和a.b.c.两层，标题均空两格书写序数，后空一格写标题。

目录一、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d0 (10)3确定D1/d0 (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………………………………………………1 28喷嘴数Z0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)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水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据：1）装机容量、装机台数、单机额定出力Nr、最大出力Nmax和负荷性质；2）水电站的设计水头Hr，最大水头Hmax，最小水头Hmin，加权平均水头Hcp；3）水电站上下游水位与流量关系曲线，水头、流量过程线或保证率曲线，引水管损失等；4）水电站的泥沙资料（含沙量、泥沙类别、特性等），水质资料（水温、化学成分、PH值、硬度、含气量等）；5）水电站厂房形式，引水方式和引水管长度、直径；机组安装高程及允许吸出高度Hs＇；6）制造厂与水电站间的运输条件、水电站的安装条件（允许最大挖深值等）。

水电站课程设计之水轮机选型设计学校：河北工程大学系别：水利水电工程班级：07水工本（5）班姓名：***学号：*********指导老师：***第一章：基本资料基本设计资料某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。

电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。

该电站水库库容小不担任下游防洪任务。

经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。

经水工模型试验，采用消力戽消能型式。

经水能分析，该电站有关动能指标为：水库调节性能日调节保证出力 4万kw装机容量 16万kw多年平均发电量 44350 kwh最大工作水头 39.0 m加权平均水头 37.0 m设计水头 37.0 m最小工作水头 35.0 m平均尾水位 202.0 m设计尾水位 200.5 m发电机效率 98.0%第二章：机组台数与单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。

根据已确定的装机容量，就可以拟订可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵守如下原则：1、机组台数与工程建设费用的关系在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。

通常大机组单位千瓦耗材少，整体设备费用低；另外，机组台数少，厂房所占的平面尺寸也会减小。

因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用。

2、机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。

然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单击容量制造得大些。

3、机组台数与水电站运行效率的关系水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。

机组台数不同，水电站平均效率也不同。

机组台数越少，平均效率越低。

但是机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显著。

当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。

水轮机选型毕业设计【篇一：水轮机毕业设计毕业论文】摘要本次毕业设计的主要内容是对越南dongnai5电站水轮机进行结构设计。

设计主要途径是在给定dongnai5电站水轮机型号和转轮标称直径等基本参数的前提下，通过查阅相关资料进行结构设计。

以cad软件为平台，绘制总装配图、导水机构装配图、导叶布置图和控制环零件图。

关键词：dongnai5电站，水轮机结构，cadabstractthe main contents of this graduation adsign are the vietnam dongnai5 hydropower plant hydraulic turbine structural design.the main way of design is with the basic paramrters of dongnai5 hydropower plant model and runner nominal diameter and accessing relevant information for the structural design.drew general assembly drawings, water guide mechanism assembly drawing,guide vane arrangement drawing and control loop parts drawing.key words:dongnai5 hydropower plant, structure of hydraulic turbine, cadi目录前言 (1)概述 (1)设计内容与要求 (2)1 越南dongnai5电站基本资料 (3)2 轴面流道图 (4)3 水轮机真机运转特性曲线 (6)3.1 等效率线的绘制 (6)3.2 等开度线的绘制 (10)3.3 真机运转特性曲线的绘制 (12)4 埋入部件结构设计 (13)4.1 座环 (13)4.1.1 结构型式 (13)4.1.2 尺寸系列 (13)4.3 尾水管里衬 (14)5 导水机构结构设计 (16)5.1 导水机构总体结构设计 (16)5.2 导叶布置图的绘制 (16)5.2.1 导叶翼型的确定 (16)5.2.2 导叶开度的确定 (18)5.2.3 导叶布置图以及相关曲线的绘制 (19)5.3 导叶装置结构设计 (20)5.3.1 导叶的结构 (20)5.3.2 导叶轴套结构 (21)5.3.3 导叶轴颈的密封 (23)5.3.4 导叶的止推装置 (24)5.3.5 导叶套筒结构 (25)5.4 导叶传动机构设计 .. (26)5.4.1 导叶臂 (26)5.4.2 连接板 (27)5.4.3 叉头 (28)5.4.4 连接螺杆 (29)5.4.5 分半键 (29)5.4.6 剪断销 (30)5.4.7 叉头销 (31)5.4.8 端盖 (32)5.5 导水机构环形部件结构设计 (32)5.5.1 底环 (33)5.5.2 控制环 (33)5.5.3 顶盖 (36)6 转动部件结构设计 (37)6.1 转轮结构 (37)6.2 泄水锥 (37)6.3 止漏装置 (38)6.4 主轴结构设计 (39)7 轴承、主轴密封及其它部件设计 (42)7.1 轴承 (42)7.3 补气装置 (43)7.4 其他部件设计 (44)结论、讨论和建议 (46)致谢 (47)参考文献 (48)iii前言概述电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。

水轮机选型设计毕业论文目录第一章水轮机....................................... - 4 - 1.1 特征水头的确定............................................. - 4 -1.2 水轮机选型................................................. - 6 -1.3 水轮机蜗壳及尾水管......................................... - 8 - 1.3.1 蜗壳尺寸确定............................................ - 8 - 1.3.2 尾水管尺寸确定.......................................... - 8 -1.4 调速设备及油压设备选择..................................... - 9 - 1.4.1 调速功计算.............................................. - 9 - 1.4.2 接力器选择.............................................. - 9 - 1.4.3 调速器的选择............................................ - 9 - 1.4.4 油压装置............................................... - 10 -第二章发电机...................................... - 11 -2.1 发电机的尺寸估算.......................................... - 11 - 2.1.1 主要尺寸估算........................................... - 11 - 2.1.2 外形尺寸估算........................................... - 12 -2.2 发电机重量估算............................................ - 13 - 第三章混凝土重力坝................................ - 14 -3.1 剖面设计.................................................. - 14 - 3.1.1 坝高的确定............................................. - 14 - 3.1.2 坝底宽度的确定......................................... - 16 -3.2 稳定与强度校核............................................ - 17 -紧水滩水电站坝后式厂房方案论证设计3.2.1 作用大小............................................... - 17 - 3.2.2 承载能力极限状态强度和稳定验算......................... - 20 - 3.2.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算................... - 25 -第四章引水建筑物布置.............................. - 27 -4.1 压力钢管布置.............................................. - 27 - 4.1.1 确定钢管直径........................................... - 27 -4.2 进水口布置................................................ - 28 - 4.2.1 确定有压进水口的高程................................... - 28 - 4.2.2 渐变段尺寸确定......................................... - 28 - 4.2.3 拦污栅尺寸确定......................................... - 28 - 4.2.4 通气孔的面积确定....................................... - 29 -第五章主厂房尺寸及布置 ............................ - 30 -5.1 厂房高度的确定............................................ - 30 - 5.1.1 水轮机安装高程......................................... - 30 - 5.1.2. 尾水管顶部高程及尾水管底部高程......................... - 30 - 5.1.3 基岩开挖高程........................................... - 30 - 5.1.4 水轮机层地面高程....................................... - 31 - 5.1.5 发电机层楼板高程....................................... - 31 - 5.1.6 吊车轨顶高程........................................... - 31 - 5.1.7 厂房顶高程............................................. - 31 -5.2 主厂房长度的确定.......................................... - 31 - 5.2.1 机组段长度确定......................................... - 31 - 5.2.2 端机组段长度........................................... - 32 - 5.2.3 装配场长度............................................. - 33 -5.3 主厂房宽度和桥吊跨度的确定................................ - 33 - 第六章混凝土溢流坝................................ - 34 -6.1 溢流坝段总宽度的确定...................................... - 34 - 6.1.1 单宽流量q的选择....................................... - 34 - 6.1.2 确定溢流前缘总净宽L ................................... - 34 - 6.1.3 确定溢流坝段总宽度..................................... - 35 -6.2 堰顶高程的确定............................................ - 35 -6.2.1 堰顶高程的确定 ......................................... - 35 - 6.2.2 闸门高度的确定 ......................................... - 36 - 6.3 堰面曲线的确定 ............................................ - 36 - 6.3.1 最大运行水头max H 和定型设计水头d H 的确定 ............... - 36 - 6.3.2 三圆弧段的确定 ......................................... - 36 - 6.3.3 曲线段的确定 ........................................... - 36 - 6.3.4 直线段的确定 ........................................... - 37 - 6.3.5 反弧段的确定 ........................................... - 37 - 6.3.6 鼻坎挑角和坎顶高程的确定 ............................... - 38 - 6.3.7 溢流坝倒悬的确定 ....................................... - 38 - 6.4 溢流坝强度和稳定验算 ...................................... - 39 - 6.4.1 作用大小 ............................................... - 39 - 6.4.2 承载能力极限状态强度和稳定验算 ......................... - 41 - 6.4.3 正常使用极限状态进行强度的计算和验算 ................... - 43 - 6.5 消能与防冲 ............................................... - 44 - 6.5.1 挑射距离和冲刷坑深度的估算 ............................. - 44 -第七章 压力钢管应力分析及结构设计................... - 44 -7.1 水力计算 .................................................. - 45 - 7.1.1 水头损失计算 ........................................... - 45 - 7.1.2 水锤计算 ............................................... - 49 - 7.2 压力钢管厚度的拟定 ........................................ - 53 - 7.3 钢管、钢筋、混凝土联合承受压的应力分析 .................... - 54 - 7.3.1 混凝土开裂情况判别 ..................................... - 54 - 7.3.2 应力计算 ............................................... - 58 -紧水滩水电站坝后式厂房方案论证设计第一章 水轮机1.1特征水头的确定1. 在校核洪水位下, 四台机组满发，下泄流量Q=14100m 3/s,由厂区水位流量关系可得，尾水位▽尾=220.54m ，▽库=291.8mH 1=0.99×(▽库－▽尾)=0.99×(291.8－220.54)=70.54m2, 在设计洪水位下，四台机组满发，下泄流量Ｑ=11000 m 3/s,由厂区水位流量关系得, 尾水位▽尾=217.82m, ▽库=289.94mH 2=0.99×(▽库－▽尾)=0.99×(289.94－217.82)=71.40m3, 在设计蓄水位下,一台机组满发，由下列式子试算出该情况下对应的下泄流量和水头N=9.81QH η H=0.99×(▽库－▽尾) ▽尾=f (Q)η=η水×η电=0.95×0.9列表试算，得当下泄流量为67.5 m 3/s 时，一台机组满发，对应水头为81.26m.，即H 3=81.26m.4.在设计蓄水位下，四台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算当下泄流量为274 m 3/s 时，四台机组满发，对应水头为80.08m ，即H 4=80.08m 。

浅析水轮机的选型设计作者：张强来源：《科学与财富》2019年第16期摘要：水轮发电机时指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。

水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。

本文以对X水电站调节系统设计与分析为例。

从初步选择，对各项指标进行综合比较，到选定最优方案，确定水轮机型号HLA511-LJ-410、选择4台机组，来介绍水轮机选型方法。

一、水轮机类型的确定由所给出的原始数据克制水轮机的运行水头范围为52-76米，则可供选择的水轮机型式有混流式、斜流式以及轴流转浆式三种。

斜流式水轮机适用于水头变幅大的电站，转轮叶片可以转动而实现双重调节，处于高效率区的流量和出力范围大，效率曲线比较平坦。

但目前由于其制造工艺复杂，技术要求高，故很少使用。

而混流式水轮机具有结构紧凑、运行可靠、效率高，能适应很宽的水头范围等特点，技术十分成熟，是目前国际国内应用最广泛的水轮机机型，安装检修均具有强有力的技术保障，且由于本次设计的电站水头变化范围较小，且负荷变化较大，故决定采用混流式水轮机。

根据原始资料中的最高水头76米，查《混流式水轮机转轮型谱参数表》，经过初步比较判断选择6个型号的转轮，其详细参数见下表经过对这几个机型的参数的初步比较，可以看出A511-35型、HL220.46型及A248-35型模型水轮机在最优工况下的单位转速、单位流量、最高效率以及限制工况点的单位流量均比较高，且高效率区较宽，可使原型机获得较高的转速和较大的通过流量，从而在相同出力的情况下缩小机组的尺寸，同时模型机的气蚀系数较小，有利于电站的稳定运行，故选取上述三个水轮机机型进行计算.二、机组台数的确定由原始资料可知，该水电站的装机容量为280MW，根据实践经验，在合理要求的情况下，可采用3 台、4台、5 台机组的设计方案进行计算比较。

三、水轮及装置方式的确定设计电站的最大水头是76米，且装机容量属于大机组，故应按立式布置方式。

第一章 水轮发机主要参数设计第1节 水轮机台数及型号选择一.已知参数1．水库正常蓄水位：1684米；最低水位1678米；最高水位1686米； 2．尾水位最高尾水位1520米；正常尾水位1509米 ； 3．水头最大水头：174米；加权平均水头；167米；最小水头147米；二.水轮机型式的选择1.按我国水轮机型谱推荐的设计水头与比转速的关系()kW m Hr N s ·8.1382065.1582000202000=-=-=2.水轮机型式的选择水轮机类型及其适用水头范围、比转速范围见表1—1[1]表1—1 水轮机类型及其适用范围根据已知参数，本电站水轮机运行水头范围为：147m —174m ，比转速为：138.8（m·kW ）。

根据表1—1所列参数决定选用混流式水轮机。

三.电站装置方式的确定水轮机装置方式是指水轮机轴的装置方向和机组的连接方式。

水轮机轴的装置分为立式和卧式两种。

立式装置方式安装、拆卸方便，轴与轴承受力情况良好，发电机安装位置较高，不易受潮，管理维护方便，但是开挖量较大。

卧式装置方式不会产生很大的集中荷重，厂房的高度较低，但轴与轴承受力情况不好。

为了缩小厂房面积，高水头大中型电站一般采用立轴布置方式。

该电站最大水头为174m ，故采用立式布置方式。

机组连接方式采用直接连接。

四.初选水轮机转轮型号根据本电站水头变化范围H=147m —174m 选择合适的水轮机转轮：A378、A194、D10、D126和D46,其参数见表1—2[7]。

表1—2 初选水轮机转轮参数表五.拟定机组台数并确定单机容量总装机容量N =65MW ，保证出力：N b =30MW ，年利用小时数：4560h ，取同步发电机效率ηg =97％；通过试算HLA194、HLD46出力不满足要求，最终确定选用HLA378、HLD10和HLD126三个方案。

方案列表如下：表1—3 水轮机组选型及台数汇总表第2节 各方案参数的计算一.HLA378各参数的计算1.计算转轮直径水轮机额定出力为：()kW 3350597.032500===ggr N P η 取最优单位转速n 110=69（r/min ）与出力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量Q 110=0.72(m 3/s)，对应的模型效率ηm =0.888，暂取效率修正值Δη=2％,则设计工况下原型机效率η=ηm +Δη=0.888+0.02=0.908。

第一章 水轮发机主要参数设计第1节 水轮机台数及型号选择一.已知参数1．水库正常蓄水位：1684米；最低水位1678米；最高水位1686米； 2．尾水位最高尾水位1520米；正常尾水位1509米 ； 3．水头最大水头：174米；加权平均水头；167米；最小水头147米；二.水轮机型式的选择1.按我国水轮机型谱推荐的设计水头与比转速的关系()kW m Hr N s ·8.1382065.1582000202000=-=-=2.水轮机型式的选择水轮机类型及其适用水头范围、比转速范围见表1—1[1]表1—1 水轮机类型及其适用范围根据已知参数，本电站水轮机运行水头范围为：147m —174m ，比转速为：138.8（m·kW ）。

根据表1—1所列参数决定选用混流式水轮机。

三.电站装置方式的确定水轮机装置方式是指水轮机轴的装置方向和机组的连接方式。

水轮机轴的装置分为立式和卧式两种。

立式装置方式安装、拆卸方便，轴与轴承受力情况良好，发电机安装位置较高，不易受潮，管理维护方便，但是开挖量较大。

卧式装置方式不会产生很大的集中荷重，厂房的高度较低，但轴与轴承受力情况不好。

为了缩小厂房面积，高水头大中型电站一般采用立轴布置方式。

该电站最大水头为174m ，故采用立式布置方式。

机组连接方式采用直接连接。

四.初选水轮机转轮型号根据本电站水头变化范围H=147m —174m 选择合适的水轮机转轮：A378、A194、D10、D126和D46,其参数见表1—2[7]。

表1—2 初选水轮机转轮参数表五.拟定机组台数并确定单机容量总装机容量N =65MW ，保证出力：N b =30MW ，年利用小时数：4560h ，取同步发电机效率ηg =97％；通过试算HLA194、HLD46出力不满足要求，最终确定选用HLA378、HLD10和HLD126三个方案。

方案列表如下：表1—3 水轮机组选型及台数汇总表第2节 各方案参数的计算一.HLA378各参数的计算1.计算转轮直径水轮机额定出力为：()kW 3350597.032500===ggr N P η 取最优单位转速n 110=69（r/min ）与出力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量Q 110=0.72(m 3/s)，对应的模型效率ηm =0.888，暂取效率修正值Δη=2％,则设计工况下原型机效率η=ηm +Δη=0.888+0.02=0.908。

混流式水轮机的设计与选型方法混流式水轮机是一种常见的水轮机类型，广泛应用于水力发电站等场合。

它具有结构简单、效率高、运行稳定等优点，因此在项目建设中选用适合的混流式水轮机对电力的发电效率和运行安全性有重要的影响。

本文将介绍混流式水轮机的设计与选型方法。

一、混流式水轮机的基本结构与工作原理混流式水轮机由转轮、导叶、固定叶片、导水管等组成。

水从导水管中进入转轮的内部，经过导叶的引导后，进入转轮的混流通道，水的能量转化为转动转轮的动能，从而带动发电机发电。

二、混流式水轮机的设计要点1. 水轮机的转速根据水轮机的设计要求和实际工况，确定合适的转速是设计混流式水轮机的重要一步。

通常，转速的选择应该遵循以下原则：（1）保证水轮机的效率；（2）保证水轮机的运行平稳；（3）避免共振和临界转速。

2. 水轮机的喷口直径水轮机的喷口直径直接影响水轮机的水量和功率输出。

选择适当的喷口直径可保证水轮机高效率的运行。

喷口直径的选择需要考虑以下因素：（1）水头；（2）水轮机的效率；（3）水轮机的装置空间限制。

3. 水轮机的导叶角度导叶角度的选择直接影响水轮机的出力特性。

合适的导叶角度可使水轮机在不同负荷下保持高效率的运行。

导叶角度的选择需要考虑以下因素：（1）水轮机的设计工况；（2）水轮机的负荷变化范围。

4. 混流式水轮机的转轮形状混流式水轮机的转轮形状对水轮机的效率和运行特性有重要影响。

适当选择合适的转轮形状，可使水轮机的效率得到最大化。

转轮形状的选择需要考虑以下因素：（1）水流进入转轮的速度；（2）水轮机的出力转速。

5. 水轮机的材料选择水轮机常用的材料有钢、铸铁、不锈钢等。

在选择材料时，需要考虑以下因素：（1）水质的腐蚀性；（2）水流速度对材料的冲击力；（3）材料的成本。

三、混流式水轮机的选型方法混流式水轮机的选型需要考虑以下因素：1. 水头和水量根据水力资源的水头和水量确定所需的装机容量，再根据实际情况选择合适的混流式水轮机。

水轮机的选型设计
首先，选型设计需要考虑水资源情况。

包括水流量、水头、流速等因素。

确定的水资源情况可以通过多年的水文资料、水文观测和实地调查等
方式获得。

水资源情况的精确测定对于选型设计的准确性具有重要意义。

其次，选型设计需要考虑工程项目的要求。

包括发电容量、发电效率、机组可靠性、运行稳定性、启闭机构、自动调节装置等方面的要求。

在满
足工程项目要求的基础上，尽量提高水轮机的效率和可靠性，减少发电设
备的故障率和停机时间，提高水轮机的经济性。

然后，选型设计需要考虑水轮机的技术指标。

包括水轮机的额定功率、转速、轮径、转矩、效率等参数。

这些指标与水资源情况和工程项目要求
有密切关系。

在确定水轮机的技术指标时，需要平衡各项指标之间的关系，并综合考虑各个方面因素的影响。

最后，选型设计需要进行经济性考虑。

在满足水资源情况、工程项目
要求和技术指标的基础上，要综合考虑水轮机的造价、运维成本、发电收
益等因素，以达到经济合理的选型。

选型设计不仅要考虑现有的水轮机型号和参数，还要根据工程要求和
技术进步的需要，进行改造和创新。

通过采用新材料、新工艺、新技术等
手段，进一步提高水轮机的效率和可靠性，降低水轮机的运维成本，提高
水轮机的经济性。

总之，水轮机的选型设计是一个复杂而重要的工作。

需要综合考虑水
资源情况、工程项目要求、技术指标和经济性等因素，并进行相应的设计
和改进。

只有经过科学合理的选型设计，才能获得满足工程需求和经济效
益的水轮机。

混流式水轮机选型的有关问题1、混流式水轮机的适用范围在我所1992年编制的水轮机转轮系列型谱中，H=20～400米，共推荐了11个转轮型号。

转轮比转速n s0=84~249m.KW（模型转轮最优点）。

随着研究水平的提高，转轮特性最优区向大单位流量Q1’，高单位转速n1’发展，模型效率提高，而且要求转轮有良好的空蚀性能和压力脉动值缩小，机组稳定性好。

东方电机厂研究出最高使用水头H max=500米的转轮有：D361a-F19 n110=59 Q110=183 ηM=91.08% n s=3.13*59*(0.183*0.9108)0.5=75.4 m.KW D372-F19 n110=61.3 Q110=182.5 ηM=91.28% n s=78.3 m.KWD356-F2×15 n110=59.5 Q110=163 ηM=90.56% n s=71.6 m.KWD381-F19 n110=60 Q110=162.5 ηM=92.65% n s=72.9 m.KWD381-F17 n110=59.8 Q110=152 ηM=93.41% n s=70.5 m.KWD403-F19 n110=60.5 Q110=152 ηM=93.1% n s=71.2 m.KW一般来说，Q110小一些，ηM高一些。

哈电使用H max=400m的转轮有：A351-53 n110=66 Q110=209 ηM=92.9% n s=91 m.KWA179-40 n110=62 Q110=184 ηM=91.3% n s=79.5 m.KWA542-50 n110=61 Q110=181 ηM=92.5% n s=78.1 m.KWA543-50 n110=62.5 Q110=195 ηM=92.7% n s=83.2 m.KW随着我国三峡电站的兴建，大型混流式水轮机水利开发技术得到很大提高。

通过引进技术，二次创新和实际应用，东方的水力开发技术发生了质的飞跃。

课程设计说明书设计题目：水轮机选型学生姓名：学号：班级：完成日期：指导教师（签字）：44一、课程设计的目的和任务1、目的：通过水轮机的课程设计，将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线，它是与水轮机课程教学相辅助的一个理论学习的环节，也是课程教学中一个必不可少的环节。

通过水轮机课本章节的相关理论知识的学习后，再通过课程设计的环节以达到巩固和加强理论知识的目的，进一步培养学生独立思考、严谨工作的能力；此外，通过课程设计更进一步掌握造型、设计、参数等程序内容，提高了学生查阅资料和动手实践的能力。

2、课程设计的任务：通过所给的原始资料，根据要求明确水轮机的基本工作参数（包括水头H、流量Q、转速n、效率 、出力P、吸出高度H S、转轮直径D、水轮机型号、机组台数、装置方式等），整理并绘制成不同形式的曲线，即获得水轮机的特性曲线图。

二、电站基本参数（1）电站总装机容量： 900 MW（2）电站装机台数： 6台（3）电机容量： 150 MW（4）下游尾水位：▽80m（5）水轮机工作水头：最大工作水头(Hmax)： 81.5m最小工作水头(Hmin)： 45.5m设计工作水头(Hd)： 63.5m加全平均工作水头(Hw)： 57.8m(6) 机组运行特点：调峰（7）电站水质良好三、水轮机的简介水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，当水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机，将旋转机械能转换成电能。

与发电机连接成的整体称为水轮发电机组，它是水电站的主要设备部分。

水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换成为电能的企业，在未来，水能资源的开发和利用将成为资源开发利用的主导能源，所以，水轮机的设计开发对我国水能资源的开发起到很大的推进作用。

水轮机大致分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机；反击式水轮机：转轮利用水流的压力能和动能做工的水轮机称为反击式水轮机。

其特征是：压力水流充满水轮机的整个流道，水流流经转轮叶片时，受叶片的作用面改变压力、流速的大小和方向，同时水流在转轮叶片正反面产生压力差，对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮旋转。

第六节 水轮机的选型水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作。

它不仅包括水轮机型号的选择和有关参数的确定，还应认真分析与选型设计有关的各种因素，如水轮发电机的制造、安装、运输、运行维护，电力用户的要求以及水电站枢纽布置、土建施工、工期安排等。

因此，在选型设计过程中应广泛征集水工、机电和施工等多方面的意见，列出可能的待选方案，进行各方案之间的动能经济比较和综合分析，力求选出技术上先进可靠、经济上合理的水轮机。

一、水轮机选型设计的内容及基本资料1．水轮机选型设计的内容 （1）确定单机容量及机组台数； （2）确定机型和装置形式；（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）确定蜗壳和尾水管的型式及尺寸； （6）估算水轮机的外形尺寸、重量和价格；（7）提出在特性或结构上的某些特殊要求进行设备投资总概算等。

2．水轮机选型设计所必需的基本资料。

水轮机的型式及参数的选择是否合理，是否与电站建成后的实际相吻合，在很大程度上取决于以原始资料的调查、汇集和校核。

初步设计时，通常应具备上述的基本资料。

（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。

还应包括经过严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头max H ，最小水头min H ，加权平均水头a H ，设计水头r H ，各种特征流量a Q Q Q 、、max min ，典型年（设计平水年、丰水年、枯水年）的水头，流量过程线。

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，设计平水年负荷图、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、事故备用的要求以及与其他电站并列调配运行方式等。

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HH=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⑪列中。

水轮发电机组主要参数设计第一节水轮机型号的选择一、选择水轮机机型及电站装置方式1.水轮机机型的选择：由所给出的原始数据判断，水轮机的运行水头范围为：68-95m，故可供选择的水轮机形式有混流式、斜流式。

混流式水轮机具有结构紧凑、运行可靠、效率高，能适应很高的水头范围等特点，应用最广泛的水轮机机型，斜流式虽然效率高，但运行经验少且使用的厂家也少，同时由于本次设计的电站水头变化范围较宽，且负荷较为稳定，故决定采用混流式（HL）水轮机。

2.水轮机型号的选择：根据该电站的最大水头为95m，查《混流式水轮机转轮型谱参数表》，经过初步比较，同时考虑到单位转速高、单位流量大、转轮直径小、效率高、空蚀系数小等判断选择的九个型号见下表：表1-1-1 初选模型机转轮型谱参数表经过对各机型参数的初步比较，可以看出HL A285-46、HL A248-35及HLD74 -35在最优工况下的效率比较高，且单位流量n10、单位转速Q10以及限制工况点的单位流量Q11均比较高，可使原型机获得较高的转速和较大的通过流量，从而在相同出力的情况下缩小机组的尺寸，同时模型机的气蚀系数бm较小，有利于电站的稳定运行。

故选取上述三个水轮机进行计算，其具体参数如下表：表1-1-2 初选三个水轮机型号参数表3.机组台数的选择：由原始资料可知, 系统总装机容量150.7万kw ，本水电站的装机容量为58.7万kw ，根据规定电站的单机容量不允许超过系统总容量的10%，否则在电站机组发生故障时，会将整个系统拖垮甚至瓦解，故采用4台、5台机组的设计方案进行计算比较。

4.电站装置方式的确定水轮机的装置方式可分为卧轴和立轴两种。

卧轴布置方式布置简单，不需向下开挖但占地面积较大，一般用于小型电站或水头较低的贯流式水电站。

立轴布置方式具有占地面积小的特点，但需向下进行较大的土石开挖，增加土建投资成本。

为缩小厂房面积，高水头大型电站一般均采用立轴布置方式。