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水轮机课程设计
1.引言
水轮机是一种重要的水力发电设备，广泛应用于水电站和水能利用系统中。
本课程设计旨在帮助学生深入了解水轮机的工作原理、性能特点以及设计与选型过程。
2.学习目标
通过本课程设计，学生将达到以下目标：
理解水轮机的基本原理和工作方式；
掌握水轮机的性能参数和性能曲线的分析方法；
学会进行水轮机的选型和设计计算；
熟悉水轮机的运行与维护管理。
3.课程内容安排
第一章：水轮机概述
水轮机的定义和分类
水轮机的主要构成部分和工作原理
第二章：水轮机性能分析
水轮机的性能参数介绍
水轮机性能曲线的绘制与分析方法
第三章：水轮机选型与设计
水轮机的选型原则与方法
水轮机的设计计算步骤和方法
第四章：水轮机的运行与维护
水轮机的运行管理和性能监测
水轮机的维护与故障处理
4.教学方法
本课程设计将采用以下教学方法：
理论讲授：通过课堂讲解介绍水轮机的基本原理、性能分析方法和选型设计过程。
实践操作：学生将进行水轮机的选型和设计计算，并使用专业软件进行性能曲线的绘制和分析。
小组讨论：鼓励学生参与小组讨论，分享经验和解决问题。
5.考核方式
课程设计报告：学生需完成水轮机的选型和设计计算，并撰写课程设计报告。
学习笔记：学生需撰写学习笔记，记录课堂内容和思考。
6.参考资料
《水力发电工程手册》
《水轮机与泵类》（第四版），朱光勇主编
《水轮机》（第三版），王文明编著
以上是水轮机课程设计的一个简要安排，具体的教学内容和安排可以根据实际情况进行调整和补充。
希望对您有所帮助！。
水轮机课程设计报告
本课程设计以水轮机为基础，根据本学期所学的知识和理论，综合运用MATLAB进行
程序分析和仿真计算，考虑水轮机的不同工况，对其功率特性及所耗电功率进行实际模拟，掌握水轮机的工作原理及参数选择，为水轮机的设计和选择提供依据。
水轮机是一种利用水力推动涡轮机而发生动力的设备。
它主要由水力装置、调节机构、涡轮机三大部分组成，并且他们之间关系紧密。
模拟仿真是指利用一定的软件软件工具
根据某一系统的实际工作情况，对其状态和行为进行模拟，亦称形象模拟。
主要用于理
论分析实验以及新的工艺的检测，在水轮机的设计分析说明、参数选择以及工况分析方面
特别重要。
本课程设计的目的在于通过MATLAB某一种水轮机的模拟，计算水轮机的工作原理及
参数，对其功率特性及所耗电功率进行模拟。
首先，使用水轮机系统参数，制订水轮机
的模拟方案，并设置合理的参数值，编写程序，实现系统仿真；然后，利用MATLAB绘制
仿真结果曲线，了解水轮机系统的功率特性，分析系统耗电功率；最后，根据仿真结果对
水轮机的参数进行调整，实现系统最优化。
实验结果表明，通过MATLAB仿真分析和计算，本课程设计能够很好地表达水轮机的
运行特性，研究者可以得出满足要求的水轮机系统参数，从而改善系统性能，为实验教学
研究以及水轮机的设计、选择提供参考依据。
水轮机课程设计1. 研究背景水轮机是一种使用水能转换成电能的设备，广泛应用于水利工程、能源工程和化工等领域。
本课程设计旨在通过学生对水轮机的学习和研究，掌握水轮机的工作原理、设计方法和实现技术，从而培养学生的工程实践能力和创新思维。
2. 课程目标本课程设计的主要目标是：1.了解水轮机的工作原理和分类；2.掌握水轮机的设计方法和计算原理；3.学习水轮机的运行控制和维护管理；4.进行水轮机的设计、制造和测试，并撰写课程设计报告。
3. 课程内容本课程设计包括以下内容：1.水轮机的概述和分类：–水轮机的定义和历史发展；–水轮机的分类和工作原理；–水轮机的应用领域和发展趋势。
2.水轮机的设计和计算：–水轮机的设计基本原理和要求；–水轮机的几何尺寸和流量参数计算；–水轮机的运动学和动力学计算；–水轮机的效率和性能参数计算。
3.水轮机的运行控制和维护管理：–水轮机的运行控制和调节；–水轮机的安全运行和故障排除；–水轮机的维护管理和检修。
4.水轮机的设计、制造和测试：–水轮机的设计方案和制造流程；–水轮机的装配和调试；–水轮机的性能测试和实验研究。
4. 课程方法与评价本课程设计采用“理论教学 + 实践操作 + 课程报告”的教学方法，其中：1.理论教学：通过课堂讲授、翻阅资料、观摩视频等方式，使学生了解水轮机的概念、工作原理和设计方法，掌握相关计算原理和技术要点。
2.实践操作：学生根据课程设计要求，将理论知识转化为实际操作，进行水轮机的制造、装配和测试等过程，锻炼学生的实际动手能力和协作精神。
3.课程报告：学生在课程结束后，撰写水轮机课程设计报告，在报告中详细说明设计过程、实践操作和结果分析等内容，评价学生的课程设计能力和创新意识。
课程评价采用综合评价方法，同时考虑理论知识、操作技能、报告撰写等方面的表现，以评分的形式进行最终评价。
5. 教学安排本课程设计的教学安排如下：课程内容授课方式课时数水轮机的概述和分类理论教学 2水轮机的设计和计算理论教学8水轮机的运行控制和维护理论教学 2水轮机的设计、制造和测试实践操作18本课程设计具体实施时间和地点可根据教学计划和实际情况进行调整。
课程设计报告题目：能量转换机械创新综合设计——水轮机课程设计姓名：xxx学号：xxx班级：xxx2014年 6 月24 日目录目录 (1)课程设计任务书 (2)1. 课程设计的目的和要求 (2)2. 基本参数 (2)3. 课程设计的任务 (3)第一章水轮机的选型设计 (3)1.水轮机型号选择 (3)已知参数 (3)2. 水轮机基本参数的计算 (5)一.转轮直径1D的计算 (5)二.效率 的计算 (6)三．转速n的计算。
(6)4. 水轮机设计流量的计算 (7)5. 几何吸出高度Hs的计算 (7)6.飞逸转速nR的计算 (7)7. 转轮轴向水推力Ft的计算 (7)8. 检验水轮机的工作范围 (8)第二章水轮机运转特性曲线的绘制 (9)1.等效率曲线的计算 (10)2. 机组出力限制线的计算 (12)3.等吸出高度线的计算 (12)第三章蜗壳设计 (14)1.蜗壳型式的选择及参数 (14)2.蜗壳进口断面的计算 (16)3.椭圆断面的计算 (20)第四章尾水管设计 (21)第六章参考文献 (24)第七章附录 (25)1. 水轮机的运转综合特性曲线 (25)2. 蜗壳断面图 (25)3. 尾水管单线图 (25)课程设计任务书1. 课程设计的目的和要求课程设计是水轮机课程教学计划中的一个重要环节，是培养学生综合运用所学理论知识解决工程实际问题的一次系统的基本训练。
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，使学生学会查阅、收集、整理和分析相关文献资料；熟悉水轮机选型设计阶段的内容，针对给定任务能提出合理的设计方案并得出正确的计算结果。
2. 基本参数电站总装机容量：3000 MW电站装机台数：4台水轮机安装高程：2241.5m最大工作水头H：220mmax最小工作水头H：192.1mmin设计工作水头H：205mr加权平均工作水头H：210.5 ma3. 课程设计的任务根据给定的电站参数来进行反击式水轮机选型设计：（1）确定机型和装置形式；（2）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；（3）绘制水轮机的运转综合特性曲线；（4）确定蜗壳的型式及尺寸，绘制蜗壳单线图；（5）确定尾水管的型式及尺寸，绘制尾水管单线图。
目录第一章课程设计任务及目的 (1)一、所需收集的资料及图表 (1)二、课程设计基本任务 (1)三、课程设计目的 (1)第二章水能计算 (2)一、水能计算 (2)1、水电站水文资料 (2)2、水能计算相关公式 (2)3、水能计算所得曲线 (3)第三章装机方案的比较与确定 (6)一、确定机组台数需要考虑因素 (6)二、装机方案的选择 (7)1、总装机容量的确定 (7)2、水轮机组装机方案拟定 (7)三、装机方案的技术经济比较 (7)第四章水轮机机型的选择 (9)一、水电站的特征水头 (9)二、水轮机型号的确定 (9)三、水轮机装置形式选择 (10)第五章水轮机基本参数的计算 (11)一、水轮机转轮直径的计算 (11)二、效率ηr的计算 (11)三、转速n的计算 (11)四、水轮机设计流量Qr的计算 (12)五、几何吸出高度Hs的计算 (12)1、计算Hmax，Hr，Hmin所对应的单位转速n11 (12)2、确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量Q11 (12)3、用（1）（2）中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出Hmax，Hr，Hmin所对应的模型汽蚀系数 (13)4、分别用查到的汽蚀系数计算Hmax，Hr，Hmin对应的吸出高度 (13)5、飞逸转速n R的计算 (13)6、检验水轮机的工作范围 (13)第六章机组的运转特性曲线 (15)一、等效率线的绘制 (15)二、出力限制线的绘制 (17)三、等吸出高度线的绘制 (18)四、水轮机运转综合特性曲线 (19)第七章课程设计总结 (20)参考文献 (20)附录 (20)第一章课程设计任务及目的一、所需收集的资料及图表1)中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表。
2)水轮机模型综合特性曲线。
3)发电机标准同步转速表。
4)水轮机转轮直径尺寸系列表5)汽蚀系数修正值△σ与水头H关系曲线6)各型号水轮机转轮飞逸特性曲线二、课程设计基本任务1)水能计算并绘制相关曲线2)拟定四个水轮发电机组装机方案，并从两个方面（即技术方面与经济方面）进行分析，择优选取方案。
水轮机及其辅助设备课程设计1. 课程背景水能利用是一项重要的可再生能源利用方式之一，而水轮机则是其中最早被应用的一种装置。
本课程旨在对水轮机及其辅助设备进行深入了解，包括其原理，分类，工作流程和主要构成部分，以及发电厂常用的辅助设备，如调速系统、水力发电站控制系统等，为学生奠定水力发电学科的基础。
2. 课程目标通过本课程的学习，学生应该掌握以下内容： - 水轮机的基本工作原理和分类 - 水轮机常见的布置形式和构成部分 - 常用的水力发电厂辅助设备及其作用 - 水力发电站的控制系统组成和原理 - 水轮机的效率计算方法及其应用3. 课程计划第一周•课程介绍•水轮机的概述：历史、作用、发展和应用现状第二周•水力资源和水轮机的性能参数：流量、水头和效率•水轮机分类及其专业术语：反推式、混流式、斜流式等第三周•具体的水轮机设计及其运行特点：容积、跌差、压力、尾水等•水轮机的主要构成部分：转子、导叶、固定叶片、轴、轴承等第四周•水力发电运行常用的辅助设备：调速系统、GOU运行模式、水力发电站控制系统•水力发电站的控制系统组成及其原理：水电站集控、远程监控和故障处理等第五周•水轮机效率的计算方法及其应用：绝热效率、机械效率、水利效率和总效率•水轮机的计算方法和参数的测定：静态水力试验、动态试验和模型试验第六周•课程总结和考试4. 考核方式•期末考试（70%）：包括填空、判断、选择和简答题等•作业（20%）：包括设计、计算题和文献阅读等•出勤率和课堂表现（10%）5. 参考资料•能源与资源高校工程实践教育系列教材水利水电工程系列：水轮机及辅助设备•中国水力发电技术标准：针对水轮机运行和维护的技术规范以上是本课程的详细内容和安排，希望能够对学生在未来的学术和职业道路上有所帮助。
《水轮机调节及辅助系统》学习领域课程标准本课程标准由《水轮机调节及辅助系统》课程组与湖北漳河水电站和湖北天堂抽水蓄能电厂以及武汉博达高科电力技术公司联合开发制定。
《水轮机调节及辅助系统》学习领域课程标准以遵循职业性、开放性、实践性为原则，以“校企合作、工学结合”思想为指导，以通过完成整体化工作任务培养训练学生的“综合职业能力”为核心，以“工作内容”来组织课程内容为着眼点，以学习性工作任务为教学活动载体，使学生在尽量真实的职业情境中“学中做、做中学”。
一、学习领域定位1.本学习领域课程对应的职业典型工作任务本学习领域对应于本专业第六个典型工作任务，即水力机械运行、检修及安装。
2.本学习领域在课程体系中的地位与作用本课程是小型水电站及电力网专业的一门职业技术课程，包括水轮机调速器与水电站辅助设备两部分，是水轮机调速器检修工、水轮发电机组值班员等岗位必备课程。
《水轮机调节及辅助系统》课程与其他课程关系表二、学习（能力）目标1．专业知识目标（1）了解水轮机调节的任务、途径、方法和原理；（2）掌握调速器的组成、各部件的作用、调速器机械液压系统的整体动作过程，熟悉参数及对调节性能的影响；（3）了解微机调速器的基本组成、信号转换、PID调节及液压系统的运行方式和原理；（4）掌握油系统在机组运行中的作用，油劣化的原因及防止措施，油的净化方法；（5）掌握水电站压缩空气的用途，气系统的主要组成设备及压缩空气的产生过程；（6）掌握水电站技术供水对象、水源及方式，常用水泵型号及原理，供排水系统的操作方式；（7）掌握水轮机进水阀的铭牌、结构及类型，进水阀的操作方式，进水阀运行中的监视、巡视检查及维护内容。
2．职业技能目标（1）能看懂水轮机调速器系统图、结构图；（2）能对运行中的调速器进行巡视和检查；（3）会分析调节系统的特性，熟悉参数的调整，了解调速器的试验及运行；（4）能进行调速器故障判断、事故分析、简单故障处理。
（5）能完成水电站油、气、水系统运行、维护及常见故障及事故处理工作；（6）能对完成水电站油、气、水系统设备的选型及布置工作；（7）能完成水轮机进水阀设备的巡检及维护工作。
目录第一章基本资料 (1)第二章机组台数与单机容量的选择 (2)第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5)第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10)第五章蜗壳设计 (13)第六章尾水管设计 (17)第七章心得体会 (20)参考文献 (20)第一章基本资料基本设计资料黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。
水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头 205 m。
经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示：表1 动能指标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，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则：2.1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。
通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，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，整体设备费用高。
另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。
一般情况下，台数多对成本和投资不利。
因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用2.2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，总希望单机容量制造得大些。
2.3机组台数对水电站运行效率的影响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。
机组台数较少，平均效率越低。
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，以是电站保持较高的平均效率。
但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。
当水电站担任系统尖峰负荷并且程度调频任务时，由于负荷经常变动，而且幅度较大，为使每台机组都可以在高效率区工作，则需要更多的机组台数。
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。
