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课题名称水轮机制动系统系别机电系专业电气工程与自动化班级姓名学号指导教师起讫时间：年月日～年月日（共周）毕业设计（论文）开题报告水轮机制动系统引言：20世纪以来，水电机组一直向高参数、大容量方向发展。
随着电力系统中火电容量的增加和核电的发展，为解决合理调峰问题，世界各国除在主要水系大力开发或扩建大型电站外，正在积极兴建抽水蓄能电站，水泵水轮机因而得到迅速发展。
摘要：水电站的有功调节通常是通过调速器实现的，但当水轮机组并入电网运行时，对于单台发电机来说转速反馈几乎不起作用。
近年来，随着自动发电控制(AGC)的需要，有功功率在控制系统中的调节品质已成为当前电力系统自动化领域的突出问题。
关键词：参考文献：200MW混流式水轮机的效率改进，水轮机原理与流体动力学计算基础，）、功率、水头、系统工作原理：如图1所示：测量元件把机组转速N（频率FN流量等参量测量出来，与给定信号和反馈信号综合后，经放大校正元件控制执行机构，执行机构操纵水轮机导水机构和桨叶机构，同时经反馈元件送回反馈信号到信号综合点。
图1水轮机调节系统结构图一、水轮机电气控制设备系统水轮机制动系统是由水轮机电气控制设备系统和被控制系统（流体控制和PLC控制）组成的闭环系统。
水轮机、引水和泄水系统、装有电压调节的发电机及其所并入的电网称为水轮机调节系统中的被控制系统；用来检测被控参量与给定量的偏差，并将其按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些装置组合，称为水轮机控制设备。
水轮机调速器则是由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称。
(一)水轮机的选型：水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。
冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。
通过查找资料；反击式水轮机中，水流充满整个转轮流道，全部叶片同时受到水流的作用，所以在同样的水头下，转轮直径小于冲击式水轮机。
水轮机的毕业设计水轮机的毕业设计一、引言水轮机是一种利用水流动能转化为机械能的装置，广泛应用于水电站、水泵站等工程中。
作为水利工程专业的学生，我对水轮机的设计和运行原理有着浓厚的兴趣。
在即将毕业的时刻，我决定选择水轮机作为我的毕业设计课题，以深入研究其设计和性能优化。
二、设计目标在开始设计之前，我首先明确了我的设计目标。
我希望设计一个高效、可靠且具有较高输出功率的水轮机。
同时，我也希望通过设计过程中的实践操作，加深对水轮机原理的理解，并提高自己的设计能力。
三、设计流程1. 研究水轮机原理：在开始设计之前，我深入研究了水轮机的原理和工作方式。
我学习了水轮机的分类、水轮机叶片的形状和布置、水轮机的工作过程等方面的知识。
2. 确定设计参数：根据实际情况和设计要求，我确定了水轮机的设计参数，包括水轮机的装机容量、转速、进口流量等。
同时，我也考虑了水轮机的安装环境和使用条件，以确保设计的可行性。
3. 进行水轮机叶片设计：水轮机叶片是水轮机的核心部件，对水轮机的性能有着重要影响。
我使用计算机辅助设计软件进行叶片的设计，通过调整叶片的形状和布置，以提高水轮机的效率和输出功率。
4. 进行水轮机模型制作：为了验证设计的可行性，我使用3D打印技术制作了水轮机的模型。
通过对模型的实际测试，我可以评估设计的准确性和性能优化的效果。
5. 进行性能测试和优化：在制作完成水轮机模型后，我进行了一系列的性能测试。
通过测量水轮机的输出功率、效率和流量特性等参数，我可以评估设计的优劣，并进行必要的优化调整。
四、设计结果经过一段时间的努力，我成功地完成了水轮机的毕业设计。
我的设计结果表明，我设计的水轮机在装机容量、转速和效率等方面都达到了预期目标。
与此同时，我还发现了一些可以进一步优化的地方，以提高水轮机的性能。
五、结论与展望通过这次毕业设计，我对水轮机的设计和性能优化有了更深入的了解。
我不仅学到了理论知识，还通过实践操作提高了自己的设计能力。
冲击式水轮机毕业设计任务书、基本资料和指示书河海大学水电学院动力系二○○六年三月冲击式水轮机毕业设计任务书一、设计内容根据给定的原始资料，对指定的电站、指定的原始参数进行该电站的机电初步设计，包括：电站装机机型的比较设计和参数选择，调节保证计算及调速设备选择，该电站的辅助系统设计和电气一次系统初步设计。
二、时间安排1、电站装机机型比较设计4周2、调节保证系统1周3、辅助系统2周4、专题 1.0周5、电气部分2周6、成果整理1周7、评阅答辩1周8、机动0.5周总计12.5周三、成果要求1、设计说明书：说明设计思想，方案比较，参考资料及最终结果。
2、设计计算书：设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。
3、图纸：主机部分厂房纵剖图，配水环管装配图，水系统图，气系统图和油系统图，电气主接线图及专题部分图纸，规格为1号图，其中主机部分厂房纵剖图及配水环管图要求既要画出手工图纸又要CAD图，其他全部CAD图。
冲击式水轮机毕业设计资本资料一、田湾河电站田湾河位于四川甘孜州康定县、雅安市石棉县境内，为大渡河中游的一级支流，发源于贡嘎山西侧，主源莫溪沟由北向南流，在魏石达先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸汇入后始称田湾河。
下行至界碑石进入石棉县境内并有环河自右岸汇入，经草科、田湾在两河口注入大渡河。
整个田湾河开发方案规划为干、支流“两库四级”开发。
整个梯级从上至下依次由巴王海、仁宗海、金窝和大发四级水电站组成。
业主提出整体开发田湾河的思想，计划在2007年内完成仁宗海、金窝、大发三个梯级水电站的建设。
仁宗海水库水电站位于康定县和石棉县交界处，工程为混合式开发。
电站龙头水库坝址位于仁宗海口上游约400m处，水库正常蓄水位2930m，总库容1.09亿m3，调节库容0.91亿m3，水库具有年调节性能；引水隧洞长约7.5km；地下厂房厂址位于界碑石下游约650m，距田湾河河口约30km。
仁宗海水库电站工程已于2003年开工，第一台机组计划投产日期2007年6月1日。
水轮机毕业设计指导书——水轮机与发电机的选择笫一节水能资料(本设计略)根据设计任务书，列出水能设计计算和规划给出的以下特征值：多年平均流量；水电站水库调节类型；水电站类型与厂房型式；水电站特征水头；水电站装机容量；水电站设计保证率；水电站保证出力；多年平均发电量；年利用小时数；电力系统设计水平年最大负荷；引水系统的引水方式；水电站下游水位与流量关系曲线。
在得到上述资料后，需要对资料进行适当的校核；其中重点是校核水电站特征水头。
笫二节机组台数与机型的选择一、机组台数的选择1．台数与投资的关系台数多，单机容量小，小机组单位千瓦造价高，同时，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加。
一般情况下，台数多对成本和投资不利。
2．台数对运行效率的影响机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以使电站保持较高的平均效率。
机组类型不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。
轴流转桨式水轮机，由于单机的效率曲线平缓且高效区宽，台数多少对电厂的平均效率影响不明显；而混流式、轴流定桨式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。
3．台数与运行维护的关系台数多，运行方式灵活机动，事故停机影响小，单机检修易于安排，但对全厂检修麻烦；同时，台数多，机组开、停机操作频繁，事故的次数可能增加。
4．台数与其他因素的关系4．1 台数与电网的关系对于区域电网的单机：装机容量较小≯15%系统最大负荷（不为主导电站）；装机容量较大≯10%系统容量(系统事故备用容量)，因而，单机容量与台数选取不受限制。
4．2台数与保证出力的关系根据设计规范要求，机组单机容量应以水轮机单机运行时其出力在机组的稳定运行区域范围内确定为原则。
不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域如表1。
表1 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域对中小型水电站，一般选择2～4台；保证在水头低于额定水头时，机组受阻容量尽量小；在可能的情况下尽量选用单机容量较大的水轮机，以降低设备造价。
轴流式水轮机毕业设计任务书、基本资料和指示书河海大学水电学院动力系二○○六年三月轴流式水轮机毕业设计任务书一、设计内容根据原始资料，对指定电站、指定原始参数进行机电部分的初步设计，包括：轴流式水轮机的选型、发电机选型，调保计算及调速设备选择，混流式水轮发电机组的辅助设备系统设计，电气一次部分设计。
二、时间安排（供参考）1、轴流式水轮机的选型、发电机选型 5.5周2、调保计算及调速设备选择0.5周3、辅机系统2周5、电气部分2周6、整理成果1周7、评阅答辩1周8、机动0.5 周总计12.5周三、成果要求1、设计说明书：说明设计思想，方案比较及最终结果，并附有必要的图表。
2、设计计算书：设计计算过程，计算公式，参数选取的依据，计算结果。
3、图纸：主机成果图、水系统图、气水系统图、电气主结线图，共5-6张（含CAD设计图），规格1号图。
轴流式水轮机毕业设计基本资料富春江水电站位于浙江北部钱塘江上游富春江上，造成后接入华东电网向金华等地供电。
富春江水电站坝址选在七里垅峡口，上距新安江水电站约60公里，下距杭州市110余公里，，地理位置优越。
水库为日调节，总库容9.2亿立方米。
电站以发电为主，并可改善航运，发展灌溉及养殖事业等综合效益。
电站为河床式，公路从左岸进入厂房。
本电站下游特征洪水位如下：万年一遇洪水位▽15.6 (Q=43100米3/秒)千年一遇洪水位▽14.6 (Q=29400米3/秒)本地区年平均气温为16.0℃,实测最高气温为40.5℃,雨日约175天,以五月份为最集中.本电站建成后将承担峰荷,也承担部分基荷,有调相任务,本电站将在120公里外的金华变电所接入系统(电力系统结线见附图)并向七里垅镇供电2-3万千瓦。
参考文献一、水轮机 刘大恺主编 二、水轮机设节 沈祖诒主编三、水力机组辅助设备 范华秀主编 四、水电站电气部分 季一峰主编五、水电站动力设备设计手册 络如蕴主编 六、水轮机设计手册 哈尔滨大电机研究所主编 七、水电站的水轮机设备 （苏）莫洛仁夫主编 八、发电厂（下册） 华中工学院主编九、发电厂变电所电气设备 湖南省电力学校主编十、电力工程设计手册（第一册） 西北、东北电力设计院主编 十一、电力工程设计手册（第二册） 西北、东北电力设计院主编 十二、水电站机设计技术规程十三、电力系统规划设计手册（影印摘编本） 十四、电力工程 西安交通大学主编十五、水力机械 华东水利学院编 中国戒严出版社1961年版 十六、水电站机电设计手册 电工一次 水利电力出版社 十七、水电冲机电设计手册 水力机械 水利电力出版社轴流式水轮机毕业设计指示书第一节 轴流式水轮发电机组选型设计一、选型设计要求根据给定的电站资料，选择水轮发电机及其附属设备。
水轮发电机组系统设计目录第一章.水轮发电机组选型 (3)第一节水轮机机组台数及型号选择 (3)原始资料 (3)机组台数的选择 (3)机组型号的选择 (3)第二节水轮机基本参数的计算 (4)方案一 (4)方案二 (9)方案三 (13)方案四 (17)方案五 (21)方案六 (25)第三节最优方案的选择与比较 (29)六种方案比较表 (29)水力机械部分 (31)水轮发电机比较 (32)方案经济比较 (34)最优方案的选择 (35)第四节配套发电机的选择 (37)水轮发电机尺寸参数的计算 (37)水轮发电机外形尺寸计算 (38)水轮发电机轴向尺寸计算 (39)水轮发电机重量计算 (40)第五节尾水管的选择与计算 (42)蜗壳 (42)尾水管选择计算 (56)第二章调速设备的选择 (46)第一节调速器的选择原则 (56)第二节调速器工作容量的选择计算 (56)第三节调速器选择 (47)第四节油压装置选择计算 (48)第三章辅助设备设计 (49)第一节主阀的选择 (49)进水阀形式的选择 (49)第二节油系统设计 (51)供油对象及其油量计算 (51)第三节压缩气系统设计 (55)供气对象 (55)供气方式 (55)高压气系统的设备选择 (56)低压气系统设备选择 (56)第四节供排水系统设计 (60)技术供水系统 (60)排水系统设计 (62)第四章水电厂房的布置设计 (66)第一节厂房长度的计算 (66)第二节厂房宽度的计算 (67)第三节厂房各高程的计算 (68)第五章结语 (70)参考资料及文献 (71)第一章.水轮发电机组选型第一节：水轮机机组台数及型号的选择1.1.1 原始资料最大水头=58m，平均水头=55m，设计水头=54m，最小水头=52m,电站总装机容量22万kW，年利用小时数4500h，保证出力6.5万kW。
电站建成后将承担峰荷部分基荷，本电站有调相任务。
1.1.2 机组台数的选择我国的建成的中型水电站一般采用4-6台机，为保证运行的可靠性和灵活性，保障电站的经济运行及考虑机组台数对电站各方面的影响，暂选机组台数为四台和五台。
毕业设计水电站的水轮机设计一、引言水轮机是一种将水流能转化为机械能的装置，广泛运用于水电站等发电场所。
本文旨在对毕业设计中的水轮机进行设计和分析，并对其性能进行评估。
二、设计原则在水轮机设计过程中，应考虑以下几个方面的原则：1.效率原则：水轮机的设计应追求最大化效率，以充分利用水流能。
2.可靠性原则：设计的水轮机应具备良好的可靠性，以确保长期稳定运行。
3.经济性原则：设计应尽量降低成本，提高生产效益。
三、设计步骤以下是进行水轮机设计的基本步骤：1.流量计算：根据就地条件和需求，计算水轮机所需的水流量。
2.水头计算：确定水轮机所处的有效水头，包括高度、压力等。
3.效率计算：根据水头和水流量，计算水轮机的理论效率。
4.选择类型：根据水头和流量要求，选择适合的水轮机类型，如分流式、混流式等。
5.尺寸设计：根据选择的水轮机类型，确定几何尺寸，包括叶轮直径、叶片数目等。
6.材料选择：选择适当的材料，以确保水轮机的结构强度和使用寿命。
7.制造和安装：根据设计图纸，制造和安装水轮机。
8.性能评估：对水轮机的性能进行评估，包括效率、功率输出等。
四、设计要点以下是进行水轮机设计时需要注意的要点：1.运行稳定性：设计时应考虑水轮机的运行稳定性，避免产生过大振动和噪音。
2.叶轮形状：叶轮的形状会影响水轮机的效率，应根据流体力学原理选择合适的形状。
3.叶轮材料：叶轮需要具备耐腐蚀和高强度的特性，常用材料有铸铁、不锈钢等。
4.沉砂措施：设计时应考虑沉砂措施，以防止沙砾进入水轮机破坏叶轮和导叶。
五、结论水轮机的设计是毕业设计中一个重要的环节，本文介绍了水轮机设计的基本原则和步骤，并指出了设计中需要注意的要点。
通过合理的设计和选材，可以使水轮机达到较高的效率和可靠性，提高水电站的发电效益。
同时，也提醒设计者要考虑环保和可持续性等因素。
希望本文对水轮机设计有所启发，并对毕业设计有所帮助。
任务书设计原始资料一、电站地理位置：位于华北地区。
电站所在地海拔高程约800 m 。
二、枢纽任务：发电为主。
三、总装机容量：P总=2500MW 保证出力：500MW四、水轮机工作水头最大水头Hmax=100m 平均水头Hav=90m设计水头Hr=94m 最小水头Hmin80.0任务与要求一．水轮机部分⒈水轮机型号选择。
⒉应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。
⒊通过初步分析比较淘汰明显不合理的方案，保留两个较好方案精选。
⒋精选过程进行两个方案的动能经济比较。
绘制运行特性曲线，进行机电设备的投资估算及土建工程比较5．确定最佳方案。
并对其进行如下计算：⑴水轮机飞逸转速；⑵轴向力；⑶导叶高程，导叶最大及最优开度；⑷蜗壳水力计算及单线图；⑸尾水管型式选择及单线图和主要剖面图的绘制；⑹对水轮机结构的特殊要求。
二、绘制水轮机的运转综合特性曲线；对发电机的型号进行选择；三、进行蜗壳，尾水管的水力计算；四、利用Solidworks建立转轮的几何模型。
五、计算书和说明书⒈分别编写设计计算书和设计说明书各一分。
⒉计算书要求计算准确，层次清晰，公式和系数选择要求正确合理并标明依据。
⒊说明书要论证充分正确，结论清楚。
书写字迹工整。
，⒋图纸要符合标准，要求选择一张用计算机绘制。
⒌说明书附英文标题与摘要。
摘要本设计着重阐述了水轮机型号的选择，电机型号的选择，及利用Solidworks建立几何模型。
水轮机选型设计部分：依据原始资料初步确定机组的台数和机型，从而形成了四种设计方案，然后对四种方案的技术参数进行计算和比较，精选出两种方案作为备选方案；同过绘制两个方案的综合运转特性曲线和等吸出高度线，进行比较后确定一个方案作为设计的最终方案，然后，算出所确定方案的蜗壳和尾水管参数。
第三部分是确定电站发电机的型号，经过第一部分的数据计算发电机各个参数，由所计算的参数进行选型。
第四部分是利用Solidworks建立几何模型。
关键词：水轮机，蜗壳，尾水管，发电机，Solidworks,几何模型。
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 。
目录摘要 (4)1 前言 (5)2 水轮机选型设计 (6)2.1 水轮机台数及型号的选择 (6)2.2 初选额定工况点 (7)2.3 确定转轮直径 (7)2.4额定转速的确定 (8)2.5 效率及单位参数修正值 (8)2.6 检验所选水轮机的实际工作区域 (9)2.7 确定导叶开度 (11)2.8 计算额定流量 (11)2.9 确定水轮机的吸出高度 (11)2.10 计算水轮机飞逸转速 (16)2.11 估算轴向水推力 (16)2.12 估算水轮机质量 (16)2.13 绘制水轮机运转综合特性曲线 (17)3 蜗壳水力设计 (21)3.1 概述 (21)3.2 蜗壳类型的选择 (22)3.3 金属蜗壳主要参数的确定 (22)3.4 金属蜗壳水力设计计算 (23)4 尾水管设计 (29)4.1 尾水管的作用及类型 (29)4.2尾水管类型的选择 (29)4.3 绘制尾水管水力单线图 (30)5 水轮机导水机构运动图的绘制 (30)5.1 导水机构的作用及类型 (30)5.2 绘制导水机构运动图的目的 (30)5.3 径向式导水机构运动图的绘制 (31)6 水轮机结构设计 (35)6.1 概述 (35)6.2 转轮的结构设计 (36)6.3 导叶的结构、系列尺寸和轴颈选择 (38)6.4 导叶的传动机构 (38)6.5 导水机构的环形部件设计 (39)6.6 真空破坏阀 (40)6.7 主轴的设计 (41)6.8 轴承的结构 (43)6.9 补气装置 (43)6.10 主轴的密封 (44)7 导叶加工图的绘制 (45)8 蜗壳强度计算 (46)8.1 对金属蜗壳的受力分析 (46)8.2 编程进行强度计算 (49)9 结论 (54)总结与体会 (55)谢辞 (55)参考文献 (56)摘要本次设计是在给出仙溪水电站原始资料的情况下，为电站进行水轮机选型设计，并绘制出运转综合特性曲线。
从最大水头考虑，初步选定了240/41HL D和HL220/A153两个转轮型号，然后从机组的运行稳定性和经济性（电站开挖量）对两个转轮进行综合比较分析，最终确定出水轮机型号为220/153140--，机组台数HL A LJ为两台。
机械液压系统的作用是把电气信号转换并放大成具有一定操作力的机械位移信号，具有功率放大系数大、负载力大等特点。
它主要由电气－液压信号转换装置、液压放大、（导叶操作）机械手臂和位置反馈等部分组成。
压力引水系统
水电站的引水系统包括压力引水系统、水轮机过水管道、蜗壳、尾水管道等。
在水轮机调节过程中，当导叶开度发生变化时，水流流量发生变化，而流量的变化将产生引水系统水击，水击将引起流量的进一步变化，因此引水系统对水轮机
调节特性的影响是不容忽视的。
PID控制器的原理是通过偏差调节，通过PID控制对整个控制系统的偏差调节，就可以迫使被控变量的实际值与工艺品需要的预定值一样
反馈回路部件
控制规律
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尽管不同类型的控制器，其结构、原理各不相同，但是基本控制规律只有三个：比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制。
这几种控制规律可以单独使用，但是更多场合是组合使用。
如比例（P）控制、比例-积分（PI）控制、比例-积分-微分（PID）控制等。
比例（P）控制
单独的比例控制也称“有差控制”，输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。
实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太大，控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，也没有什么控制作用；比例度太小，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。
对于反应灵敏、放大能力强的被控对象，为提高系统的稳定性，应当使比例度稍小些；
而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，比例度可选大一些，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。
单纯的比例控制适用于扰动不大，滞后较小，负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。
工业生产中比例控制规律使用较为普遍。
比例积分（PI）控制
比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。
只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。
但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。
克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。
积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。
这里的“积分”指的是“积累”的意思。
积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。
只要偏差存在，输出就会不断累积（输出值越来越大或越来越小），一直到偏差为零，累积才会停止。
所以，积分控制可以消除余差。
积分控制规律又称无差控制规律。
积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。
积分时间越小，控制作用越强；反之，控制作用越弱。
积分控制虽然能消除余差，但它存在着控制不及时的缺点。
因为积分输出的累积是渐进的，其产生的控制作用总是落后于偏差的变化，不能及时有效地克服干扰的影响，难以使控制系统稳定下来。
所以，实用中一般不单独使用积分控制，而是和比例控制作用结合起来，构成比例积分控制。
这样取二者之长，互相弥补，既有比例控制作用的迅速及时，又有积分控制作用消除余差的能力。
因此，比例积分控制可以实现较为理想的过程控制。
比例积分控制器是目前应用最为广泛的一种控制器，多用于工业生产中液位、压力、流量等控制系统。
由于引入积分作用能消除余差，弥补了纯比例控制的缺陷，获得较好的控制质量。
但是积分作用的引入，会使系统稳定性变差。
对于有较大惯性滞后的控制系统，要尽量避免使用。
比例微分（PD）控制
比例积分控制对于时间滞后的被控对象使用不够理想。
所谓“时间滞后”指的是：当被控对象受到扰动作用后，被控变量没有立即发生变化，而是有一个时间上的延迟，比如容量滞后，此时比例积分控制显得迟钝、不及时。
为此，人们设想：能否根据偏差的变化趋势来做出相应的控制动作呢？犹如有经验的操作人员，即可根据偏差的大小来改变阀门的开度（比例作用），又可根据偏差变化的速度大小来预计将要出现的情况，提前进行过量控制，“防患于未然”。
这就是具有“超前”控制作用的微分控制规律。
微分控制器输出的大小取决于输入偏差变化的速度。
微分输出只与偏差的变化速度有关，而与偏差的大小以及偏差是否存在与否无关。
如果偏差为一固定值，不管多大，只要不变化，则输出的变化一定为零，控制器没有任何控制作用。
微分时间越大，微分输出维持的时间就越长，因此微分作用越强；反之则越弱。
当微分时间为0时，就没有微分控制作用了。
同理，微分时间的选取，也是需要根据实际情况来确定的。
微分控制作用的特点是：动作迅速，具有超前调节功能，可有效改善被控对象有较大时间滞后的控制品质；但是它不能消除余差，尤其是对于恒定偏差输入时，根本就没有控制作用。
因此，不能单独使用微分控制规律。
比例和微分作用结合，比单纯的比例作用更快。
尤其是对容量滞后大的对象，可以减小动偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量。
PID控制
最为理想的控制当属比例-积分-微分控制规律。
它集三者之长：既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。
当偏差阶跃出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变；比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定；而积分作用慢慢把余差克服掉。
只要三个作用的控制参数选择得当，便可充分发挥三种控制规律的优点，得到较为理想的控制效果。
它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti 和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。
图2.4.1 模拟PID控制系统原理框图上图2.4.1给出了模拟PID控制系统的原
理框图。
PID调节器的微分方程式
中PID调节器的传输函数
PID调节器各校正环节的作用1）比例环节：即时成比例地反应控制，系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。
2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决于积分时，间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。
3）微分环节：能反应偏差，信
号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。
已知受控制对象为G(s)=1/(s^3+6s^2+5s),搭建simulink仿真的P ID控制模型，其中KP=18，KI=12，KD=50
分享| 2014-11-26 10:30429627602|浏览90 次悬赏：20
控制对象用Transfer Fcn模块，控制器用PID Controller模块，简单设置一下参数就行了。
一般这类问题都应该是单位反馈的，那么再多一个Sum模块，一个输入Step，一个输出Scope，五个模块就够了。
