水轮机选型毕业设计

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，cad

abstract

the 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, cad

i

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。建国50多年来,我国的水电事业有了长足的发展,取得了令人瞩目的成绩。水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。

我国水能资源丰富,不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,在世界各国中均居第一位。但是目前我国水能的利用率仅为13%,水力发电前景广阔。随着我国经济的快速增长,能源消耗总量也大幅度增长,煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大,甚至需要依靠进口。

水力发电经过一个多世纪的发展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善,单机容量也不断增大。并且水力发电成本低廉,运行的可靠性高,故其发展极为迅速。近一个世纪,特别是建国以来,经过几代水电建设者的艰苦努力,中国的水电建设从小到大、从弱到强不断发展壮大。改革开放以来,水电建设更是迅猛发展,工程规模不断扩大。

水轮机是一种流体机械。所谓流体机械就是以流体作为工作介质的机器。它是实现流体功能和热能转换的机械。( 热能转换的流体机械在此不作介绍) 。对于功和能转换的流体机械主要分为两大类,一类是流体能量对流体机械作功而提供动力; 另一类则是通过流体机械将原动力传递给流体, 使流体的能量得以提高。当然还有一种液力传动功能的机械( 如液力变矩器、液力耦合器以及流体与流体、流体与固体分离的机械) 也称为流体机械。

水力发电用的水轮机有着100 年以上的历史，一般认为是已竭力开发的成熟机械。的确，在数十年前水轮机的效率就已达到90% ，看起来开发的余地不大。但实际上，在以计算机进行流态分析和强度

分析的技术进步支撑下，水轮机的开发已达到非常先进的程度。性

能的提高，不仅是简单体现在效率的提高，而是更应在更宽的水头和流量范围内仍能稳定和高效率的运转。

对水轮机的选型和结构设计进行研究，不仅可以使水轮机在实际运行

1

【篇二：水轮机毕业设计说明书】

目录

摘要???????????????????????????4 1 前言??????????????????????????5 2 东风水电站的水轮机选型设计?????????????? 5

2.1 水轮机的选型设计概述?????????????????5

2.2 水轮机选型的任务??????????????????? 6

2.3水轮机选型的原则??????????????????6

2.4水轮机选型设计的条件及主要参数???????????7

2.5 确定电站装机台数及单机功率??????????????7

2.6 选择机组类型及模型转轮型号??????????????8

2.7 初选设计（额定）工况点????????????????10

2.8 确定转轮直径d1????????????????????11

2.9 确定额定转速n????????????????????12

2.10 效率及单位参数的修正????????????????13

2.11 核对所选择的真机转轮直径d1?????????????14

2.12 确定水轮机导叶的最大可能开度 a0k???????????25

2.13 计算水轮机额定流量qr????????????????27

2.14 确定水轮机允许吸出高度hs??????????????27

2.15 计算水轮机的飞逸转速????????????????31

2.16 计算轴向水推力poc??????????????????31

2.17 估算水轮机的质量??????????????????31

2.18 绘制水轮机运转综合特性曲线?????????????32 3 水轮机导水机构运动图的绘制???????????????41

3.1 导水机构的基本类型??????????????????41

3.2 导水机构的作用???????????????????? 42

3.3 导水机构结构设计的基本要求??????????????42

3.4 导水机构运动图绘制的目的???????????????43

3.5导水机构运动图的绘制步骤???????????????43 4 水轮机金属蜗壳水力设计?????????????????47

4.1 蜗壳类型的选择????????????????????47

4.2 金属蜗壳的水力设计计算???????????????47 5尾水管设计??????????????????????? 56

5.1 尾水管概述???????????????????? 56

5.2 尾水管的基本类型??????????????????56

5.3 弯肘形尾水管中的水流运动??????????????57 6水轮机结构设计????????????????????? 57

6.1 概述????????????????????????? 57

6.2 水轮机主轴的设计???????????????????58

6.3 水轮机金属蜗壳的设计????????????????59

6.4 水轮机转轮的设计???????????????????60

6.5 导水机构设计????????????????????? 62

6.6 水轮机导轴承结构设计?????????????????66

6.7 水轮机的辅助装置???????????????????69 7 金属蜗壳强度计算????????????????? 71

7.1 金属蜗壳受力分析??????????????????? 71

7.2 蜗壳强度计算????????????????????? 72

7.3 计算程序及结果??????????????????? 74 8 结论??????????????????????????78 总结与体会??????????????????????? 79 谢辞???????????????????????????79 参考文献???????????????????????? 80

摘要

本次毕业设计是根据东风水电站的水力参数和具体要求，确定了水轮机机型及型号（hl220/a153-lj-180）。通过选型计算以及相应的运行工况分析，绘制出水轮机运转综合特性曲线。在满足选型设计要求后进行导水机构运动图的绘制，接着进行了水轮机的结构设计，包括水轮机蜗壳水力设计,尾水管设计并绘制出了蜗壳、尾水管水力单线图、水轮机总剖面图及导叶加工图，最后进行了蜗壳的强度计算。

关键词：水轮机；选型设计；结构设计；水力设计；强度计算

abstract

the main process of this graduation project is based on the hydraulic

parameter and specific request of the dongfeng hydropower station, selects the hydraulic turbine type and the

model(hl220/a153-lj-180) . through the type selection design calculation as well as the corresponding operating

situation analysis, designer draws the operating combined characteristic curve of hydraulic turbine and carries out the corresponding feasibility analysis about the selected runner. after meeting the request of the type selection design,

designer goes on guide mechanism motion diagram and the structure hydraulic turbine design, including the hydraulic design of the casing and design of the draft tube, then draws their hydraulic line chart, the hydraulic turbine’s gross

sectional drawing and the guide blade’s working drawing. the final task of the design is the strength calculation of the casing. key words: hydraulic turbine；type selection design；

structure design；hydraulic design； intensity calculation

1 前言

水轮机是水电站的重要设备之一，它是靠自然界水能进行工作的动

力机械与其他动力机械相比，它具有效率高、成本低、环境卫生等

显著特点。另外，水轮机的好坏直接影响到水电站的能量转换效率，在水轮机生产制造前，我们必须首先根据给定电站的水力条件对水

轮机进行选型设计、对其零件进行结构分析以及对部分零部件进行

强度计算及校核等。

鉴于此，作为我们以后在水轮机制造厂或水电站工作的热能与动力

工程专业的学生，也就必须熟练掌握水轮机的设计思想、设计方法

以及设计步骤，所以在学习各种专业课程后开始本次毕业设计。

毕业设计是本科教学计划中最后一个综合性、创造性的教学实践环节，是对学生在校期间所学基础理论、专业知识和实践技能的全面

总结，是对学生综合能力和素质的全面检验，也是教学、工程实践

的重要结合点。它主要是培养学生综合运用所学知识和技能去分析

和解决本专业范围内的工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握

水轮机设计的一般程序和方法，使学生在进行了工程实践能力的综

合训练后，在今后的工作岗位上具有应用专业技术解决工程实际问

题的能力。

本次毕业设计从水轮机的基本工作原理出发，系统地、较为全面地

进行了水轮机的选型设计、水轮机的结构设计、水轮机部分部件的

强度计算及校核等。设计分为六部分:第一部分：水轮机的选型设计；第二部分：导水机构运动图的绘制；第三部分：蜗壳的水力设计；

第四部分：尾水管设计；第五部分：水轮机机构设计；第六部分：

金属蜗壳强度计算。在设计过程中，着重阐述了水轮机选型设计的具体方法及方案选择、导水机构运动图的绘制和蜗壳的水力设计三部分。

2 东风水电站的水轮机选型设计

2.1 水轮机的选型设计概述

水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果直接关系到水电站的机组能否长期运行、投资的多少、经济效益的高低。它是根据水电站设计部门提供的原始资料及参数，选择合理的水轮机型号和计算水轮机的各种性能参数。一般情况下，先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初选若干个方案，然后进行技术经济比较，再根据水轮机的生产情况和制造水平，最后确定最佳的水轮机型号及尺寸。

2.2 水轮机选型的任务

水轮机选型的主要任务如下：

(1)确定电站装机台数及单机功率

(2)选择机组类型及模型转轮型号

(3)确定机组的装置方式

(4)确定转轮直径、额定转速、飞逸转速

(5)计算所有运行水头和功率下水轮机的效率和吸出高度值，绘制水轮机运转综合特性曲线。

(6)轴向水推力的计算

(7)调节保证计算（本设计不要求）

(8)辅助设备的选择

(9)计算水轮机的外形尺寸，估算重量及其价格

上述内容为水电站水轮机初步设计的一部分，水电站初步设计还包括水轮机的通流部件的设计、如蜗壳、座环、导水机构、尾水管等的初步计算及初步绘制水轮机剖面图等。

2.3 水轮机选型的原则

水轮机选型设计计算是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果对水电站的投资、建设速度和发电量以及水电站的经济效益都有很大的影响。水轮机的选型并不是简单地查阅产品目录，从现代水轮机的选型设计计算来看，它是一门系统工程学，要在电站水能资源综合利用、制造、运输、安装、土建电力用户、运行方式等诸多技术经济因素中寻求最佳方案。水轮机选型设计的一般原则如下：

①所选水轮机要具有较高的能量特性。不仅要选择额定工况下?max 较高的水

轮机转轮型号，而且还要根据水轮机的工作特性曲线，即??f(n)及??f(h)曲线，选择平均效率?最高的水轮机型号，使水轮机在负荷

和水头变化的情况下具有最高的平均运行效率。

②所选水轮机不仅要具有良好的空蚀性能，还要有较好的工作稳定

性能，运行要灵活、平稳、安全和可靠。

③所选水轮机的尺寸应较小，结构要合理、先进，便于运输、安装、运行及检修。

④转轮选择比较时，应尽可能选用ns较高的水轮机，这样转速较高，相应的机组尺寸就小，并且使所选的水轮机经常在最优区运行。选

择转轮参数时应该使n11

【篇三：水轮机选型设计】

第一部分设计原始资料

一、

二、

三、电站地理位置：位于华北地区。电站所在地海拔高程约850m。枢纽任务：发电为主。主要参数

1、总装机容量30万千瓦保证出力9.99万千瓦

2、水轮机工作水头

5 最大水头hmax?81m 平均水头 hav?69.m

设计水头hr?73m 最小水头 hmin?58m

第二部分任务与要求

一、水轮机部分

1、水轮机型号选择。

2、应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。

3、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。

4、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

行机电设备投

资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。

（1）水轮机飞逸转速；（2）轴向力；（3）导叶高程，导叶最大

及最优开度；

（4）蜗壳水力计算及单线图；

（5）尾水管型式选择及单线图和主要剖面图的绘制；

（6）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。

三、进行蜗壳，尾水管的水力计算。

四、油系统

（1）确定油系统的服务对象，油系统类型。绘制油系统图。绝缘

油和透平油分别

绘制。

（2）计算最大充油设备、充油量及全厂总充油量。

（3）计算选择贮油设备，净油设备，输油设备及管道直径。

（4）列设备明细表。

五、技术供水系统

（1）设计该水电站技术供水系统

六、计算书和说明书

1、分别编写设计计算书和设计说明书各一份。

2、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表明依据。

3、说明书要论证充分正确，结论清楚。书写字迹工整。

4、图纸要符合标准，要求选择一张用计算机绘制。

5、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，水力机组辅助设备中油系统、技术供水系统的设计过程。第一部分是通过已知所给水电站的数据，拟定水轮机的初选方案，经过比较，确定两个精选方案，绘制它们

的运转综合特性曲线图，并进行机电设备的投资估算及土建工程比较，最后确定最佳方案。然后对最佳方案的蜗壳和尾水管进行计算

与绘制。第二部分是确定电站油系统的服务对象及类型，绘制油系

统图。计算选择所需的各种设备及油管直径。第三部分是确定电站

的技术供水系统的供水对象、供水水源和供水方式，绘制供水系统图，进行供水量的估算，供水设备的选择。

关键词：水轮机油系统技术供水系统

abstract

this design emphatically expounds the model selection of hydraulic turbine generator auxiliary equipment, water supply system, oil system of the design process. the first part is given by known data, turbine hydropower station, the primary

through comparison of two selected scheme, and draw their performance curve, and electromechanical equipment investment estimate and civil engineering, and finally to determine the optimal scheme comparison. then the optimal scheme of spiral and tail pipe calculation and rendering. the second part is to determine the power system, service object and types of oil system. calculation of various equipment and choose the tubing diameter. the third part is to determine the power supply system of technology, water supply and water object, draw water for water supply system, the selection of equipment, water supply.

keywords: turbine， oil system，technical water-supply system

目录

第一部分设计原始资料 (1)

第二部分任务与要求 (1)

摘要 (3)

目录 (5)

绪论 (9)

第一节水轮机 (9)

第二节油系统 (10)

一油系统的作用 (10)

二、油系统组成 (11)

三、油系统图 (11)

第三节技术供水系统 (11)

第三部分水轮机选型设计及装机初选方案的拟定 (12)

第一章初选方案的拟定 (12)

1.1机组型式的确定 (12)

1.2机组台数确定 (12)

1.3初选方案的选定 (13)

1.4精选方案的确定 (14)

1.4.1 方案Ⅰ的基本参数的确定 (14)

1.4.2方案Ⅱ基本参数的确定 (15)

1.4.3方案Ⅲ的基本参数的确定 (17)

1.4.4初选方案的分析及精选方案的确定 (19)

第二章精选方案的比较 (20)

2.1 运转综合特性曲线的计算与绘制 (20)