水轮机选型结构设计毕业论文
水轮机的毕业设计
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。
水电站水轮机设计毕业论文
水电站水轮机设计毕业论文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、水轮机的结构分析、水轮机部分零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：尾水管的设计；第五部分：蜗壳的强度计算；第六部分：绘制导叶加工图。
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、水轮机的结构设计两部分。
2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。
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，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。
毕业论文水力机组辅助设备选型系统设计与实现 精品
水力机组辅助设备选型系统设计与实现摘要水力机组辅助设备课程设计是为了使学生系统地掌握所学知识，提高综合分析和应用能力。
传统的水力机组辅助设备选型课程设计，一般由教师给出一个题目，并提供有关数据作为课程设计任务交给学生，学生用手工进行计算完成任务。
这样的教学方式，可以帮助学生系统地掌握所学知识，并培养一定的实际应用能力。
但是，现今计算机已应用到了各个领域，从水力机组辅助设备选型的设计制造，到水力机组辅助设备的运行监视。
显然，不能用计算机解决问题的工程技术人员，是不能适应当前及今后的发展要求的。
传统的水力机组辅助设备选型教学方式，对培养学生的实用能力，已显得非常欠缺。
因此开发出一套软件用于水力机组辅助设备选型课程设计，对培养学生的实用能力，提高计算效率来说有着不可获取的必要性。
以后的水力机组辅助设备选型课程设计趋势也必将朝着数字化方向发展。
关键词：水力机组辅助设备；课程设计；软件DESIGN AND REALIZATION OF THE AUXILIARY EQUIPMENT SELECTION SYSTEM FORHYDROPOWER UNITABSTRACTDesign of hydraulic turbine auxiliary equipment course is to enable students to master the knowledge,Improve the comprehensive analysis and application ability. The course of hydroelectric unit auxiliary equipment selection of traditional design,In general by the teacher give a topic, and provide relevant data to the students as curriculum design task, students complete a task by hand.This way of teaching, can help students to master the knowledge, and cultivate practical ability.However, the computer has been applied to various fields, making the design and selection of hydroelectric unit auxiliary equipment, to monitor operation of hydroelectric unit auxiliary equipment.Clearly, engineering and technical personnel can not solve the problem by computer, is unable to meet the current and future development requirement.The traditional teaching mode selection of hydroelectric unit auxiliary equipment, for the cultivation of students' practical ability, has become very short.Therefore, to develop a set of software for the selection course of hydroelectric unit auxiliary equipment design, for the cultivation of students' practical ability, improve the computational efficiency is of necessity is not available. Selection course of hydroelectric unit auxiliary equipment design trend of the future will also toward digital direction.Key words:hydraulic unit auxiliary equipment; curriculum design; software目录1绪论 (1)1.1选题背景，研究目的和意义 (1)1.2水力机组辅助设备发展现状 (1)1.3本文主要研究的内容 (2)2水力机组辅助设备设计过程 (4)2.1设计要求 (4)2.2技术条件与参数 (4)2.3设计内容 (4)2.3.1油系统 (4)2.3.2气系统 (4)2.3.3水系统 (4)2.4设计要求 (4)2.5水电站油系统设计计算 (5)2.5.1油系统作用 (5)2.5.2用油量计算 (5)2.5.3油系统设备的选择 (7)2.6水电站气系统设计 (9)2.6.1供气对象和供气类型 (9)2.6.2用气量计算 (9)2.6.3气系统设备 (12)2.7水电站水系统设计 (12)2.7.1水源的确定 (12)2.7.2水温,水质,水压 (13)2.7.3供水方式 (13)2.7.4设备的配备方式 (13)2.7.5水量的计算 (14)2.8水力机组辅助设备课程设计的意义 (16)3软件开发总述 (17)3.1软件概述 (17)3.1.1软件简述 (17)3.1.2软件特点 (17)3.1.3软件界面 (17)3.2软件系统中数据结构 (20)3.3软件界面与程序代码 (20)3.3.1开始界面 (20)3.3.2油系统计算界面 (22)3.3.3选型系统界面 (30)3.3.4气系统相关计算界面 (30)3.3.5水系统相关计算界面 (34)3.4本章小结 (36)4程序测试运行和结果分析 (37)4.1测试数据 (37)4.2测试运行 (37)4.2.1油系统的相关计算测试 (37)4.2.2气系统的相关计算测试 (38)4.2.3水系统的相关计算测试 (39)4.2.4测试结束 (40)4.3结果分析 (40)5结论 (41)参考文献 (42)致谢 (44)1 绪论1.1 选题背景、研究目的和意义水力机组辅助设备选型设计是水电站设计的一个重要方面。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨【摘要】中小型水电站是我国清洁能源发展的重要组成部分，水轮机作为水电站的核心设备，选型与优化对于提高水电站的效率和经济性至关重要。
本文从水轮机选型的基本原则、中小型水电站水轮机类型、选型方法、优化设计以及运行维护等方面展开讨论，旨在探讨中小型水电站水轮机选型与优化的重要性，并展望未来的研究方向。
通过总结核心观点，可以为中小型水电站的水轮机选型与优化提供参考，推动水电站的可持续发展。
通过本文的研究，可以为中小型水电站水轮机的选型与优化提供理论和实践支持，促进清洁能源的利用和水电站的发展。
【关键词】中小型水电站、水轮机、选型、优化、研究背景、研究意义、研究目的、基本原则、水轮机类型、选型方法、优化设计、运行维护、重要性、未来研究展望、总结核心观点1. 引言1.1 研究背景水力发电具有资源丰富、清洁环保、安全可靠等优势，是我国主要的可再生能源之一。
在中小型水电站中，水轮机是核心设备，直接关系到水电站的发电效率和运行稳定性。
随着我国能源结构调整的加快和水力发电的快速发展，中小型水电站水轮机选型与优化成为亟需研究的话题。
目前我国水电站规模逐渐向小型化和分布式发展，中小型水电站的建设数量逐年增加。
随着能源需求不断增长，中小型水电站对水轮机的性能要求也越来越高，需要更加精准的选型和优化设计。
随着科技进步和制造工艺的不断提升，中小型水电站水轮机的选择和优化设计已经具备更多的可能性和空间，为提高水电站的发电效率和经济性提供了更多的机会和挑战。
中小型水电站水轮机选型与优化的研究具有重要意义和广阔前景。
1.2 研究意义中小型水电站是我国水力资源开发利用的重要组成部分，对于提高能源利用效率、推动清洁能源发展具有重要意义。
水轮机作为中小型水电站的核心设备，其选型与优化直接关系到水电站的发电效率和稳定性。
本文旨在探讨中小型水电站水轮机选型与优化的相关问题，通过研究水轮机选型的基本原则、不同类型水轮机的特点、选型方法、优化设计及运行维护等方面，为中小型水电站的建设与运营提供理论支持与指导。
毕业设计水电站的水轮机设计
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。
贯流水轮机选型及结构设计开题报告
毕业设计（论文）开题报告题目贯流水轮机选型及结构设计专业热能与动力工程班级动09*班学生 **指导教师 *** 教授2013 年一、毕业设计的课题来源、类型依据专业的培养目标，且根据毕业设计选题的具体原则，我选择了毕业设计的题目——贯流水轮机选型及结构设计。
贯流式水轮机通常采用卧轴式布置，从流道进口到尾水管出口，水流沿轴向几乎呈直线流动，避免了水流拐弯形成的流速分布不均导致的水流损失和流态变坏，水流平顺，水力损失小，尾水管恢复性能好，水力效率高。
因此，对于25m以下的低水头水电开发，优先选择贯流机组。
本课题来源于贯流水轮机电站的资料。
本课题根据实际需要，课题来源为实际工程；课题类型属于工程设计类型。
二、选题的目的和意义毕业设计是学生综合应用在校所学知识，结合工程实际，进行一次系统的解决工程实际问题的实践性教学环节，也是完成工程师基本训练的重要教学环节。
通过对贯流式水轮机选型及结构设计，以达到以下目的：1.巩固加深所学专业知识，扩大专业知识面，使所学知识系统化。
2.培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，要求学生掌握基本的设计原则、设计方法和步骤。
3.培养学生独立思考的工作能力，通过毕业设计加强文献查阅、外文翻译、设计计算、绘图、编写设计报告、使用规范手册以及计算机应用能力的培养。
4.使学生熟练掌握工程中常用的辅助设计软件：AutoCAD绘图。
5.通过设计对专业知识有更近一步的理解，同时可以将大学几年所学到的知识融会贯通，理论与实际相结合，进一步提高设计能力，为将来去工作岗位打下良好的基础。
三、本课题在国内外的研究现状及发展趋势1.前言水力资源在我国能源组成中占有重要的地位，它不仅是清洁能源，而且是可在生能源。
我国的水力资源非常丰富。
据水利水电规划设计总院主编的《中国大中型水电站规划图集》统计，全国可开发的装机容量25MW 以上的大中型水电站就有1300多座，总装机容量达4.0463亿千瓦。
截止2005年年底，我国已开发和正在开发的装机总容量为1.3098亿千瓦，约占经济可开发容量的三分之一。
水轮机选型设计毕业论文
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 。
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水轮机选型结构设计毕业论文目录前言 (1)概述 (1)设计容与要求 (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)4.2 基础环 (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)7.2 主轴密封 (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)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围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中更加接近设计参数，同时可以对已运行的水轮机进行优化改造，消除或者减轻在运行中出现的问题，提高水轮机的运行效率和电厂运行的经济性。
设计容与要求（一）根据给定的越南DongNai5电站水轮机基本参数进行水轮机总体结构设计1.根据水轮机型号和转轮直径等基本参数，依据水轮机模型特性曲线，绘制水轮机真机运转特性曲线，运转曲线要求包括等效率线、等开度线、出力限值线，对真机的额定流量和额定效率进行校核，并在运转曲线中标注额定工况点；2.根据水轮机型号和转轮直径等基本参数，确定水轮机的主要特征尺寸，对水轮机主要部件进行结构设计；3.根据机组型式和电站基本条件设计主轴密封和水导轴承；4.绘制水轮机总装配图。
（二）导水机构传动系统设计1.根据机组的型式进行导水机构传动系统设计；2.绘制导水机构装配图及导叶布置图；（三）绘制控制环零件图（四）外文翻译一篇（五）成果要求1.毕业设计说明书（论文）一份2.设计图纸共4。
1)1水轮机总装配图（零号）；2)1导水机构装配图（1号）；3)1导叶布置图（2号）；4)1控制环零件图（1号）。
1 越南DongNai5电站基本资料2 轴面流道图水轮机的轴面流道图是设计水轮机最基本的依据。
轴面流道图中主要体现的是转轮、导叶和尾水管过流断面的一些重要参数。
每个水轮机型号都有相应的轴面流道图。
越南DongNai5水电站水轮机型号为HLBS01-LJ-407，该型号水轮机的模型流道单线图如图2-1所示，它是个标称直径为0.35米的转轮。
图2-1 HLBS01-35流道单线图越南DonNai5水电站水轮机转轮标称直径为D 1=4.07m=4070mm ，模型转轮标称直径D 1′=350mm,比例系数k ：63.113504070=÷=k则流道实际尺寸为：出口直径：mm 420263.117.361D 2=⨯=导叶高度：mm 118063.115.101b 0=⨯=泄水锥高度：mm h 208663.1135.1791=⨯=根据经验，选取:mm D 458263.113940=⨯=在确定实际尺寸后，以1:1在CAD 中画出其流道图，形状与模型流道图一致。
3 水轮机真机运转特性曲线3.1 等效率线的绘制HLBS01-35水轮机模型综合特性曲线如图3-1所示。
图3-1 HLBS01-35水轮机模型综合特性曲线在水轮机运行水头间选取5个水头：最大水头H 1=60.5m 、H 2=59.5m 、H 3=58.5m 、额定水头H 4=58m 、最小水头H 5=57.5m 。
水轮机额定转速：n=150r/min ，效率修正值η∆=1.5%。
查文献[2]P305公式（9-8）、(9-9)、（9-10），得H nD 111n = （3-1）ηηη∆+=M （3-2）η5.11181.9H Q P = （3-3）(一)H=60.5m ，49.785.6007.4150n 111=⨯==HnD ，经计算，相关数据如表3-1所示。
表3-1 H=60.5m 时的数据(二)H=59.5m，15.795.5907.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-2所示。
(三)H=58.5m，82.795.5807.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-3所示。
(四)H=58m，16.805807.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-4所示。
表3-4 H=58m 时的数据(五)H=57.5m，51.805.5707.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-5所示。
3.2 等开度线的绘制(一)H=60.5m ，49.785.6007.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-6所示。
表3-6 H=60.5m 时的数据(二)H=59.5m，15.795.5907.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-7所示。
(三)H=58.5m ，82.795.5807.4150n 111=⨯==HnD ，经计算，相关数据如表3-8所示。
(四)H=58m ，16.805807.4150n 111=⨯==HnD ，经计算，相关数据如表3-9所示。
表3-9 H=58m 时的数据(五)H=57.5m，51.805.5707.4150n 111=⨯==H nD ，经计算，相关数据如表3-10所示。
表3-10 H=57.5m 时的数据0a (mm)η(%)Q(s /m 3) P(W) 16 92.7 0.795 52216 18 94.1 0.865 57672 19 94.9 0.905 60852 20 95.6 0.955 64688 22 95.3 1.020 68874 24 93.9 1.080 71854 2692.51.743873.3 真机运转特性曲线的绘制选取两个水头H r 和H min ，分别计算出他们的最大允许出力出力P r 和P min ，然后过(H r ,P r )和(H min ,P min )两点连一条直线，以此作为r H H 〈的出力限制线。
使用CAD 工具绘制HLBS01-407水轮机真机运转特性曲线，如图3-2所示。
图3-2 水轮机真机运转特性曲线4 埋入部件结构设计4.1 座环4.1.1 结构型式座环是反击式水轮机的基础部件，除了承受水压力作用外，还承受整个机组和机组段混凝土的重量，因此要求有足够的强度和刚度。
座环的基本结构由上环、下环和固定导叶组成。
根据越南DongNai5水电站的转轮型号和设计水头，采用带蝶形边的铸钢全焊结构的座环，材料采用ZG20MnSi，有24个固定导叶。
4.1.2 尺寸系列查参考文献[1]P105表6-15的金属蜗壳座环尺寸系列，座环的结构如图4-1所示，其尺寸见表4-1。
图4-1 座环的结构尺寸参考文献[1]表4-1 金属蜗壳座环尺寸（单位：毫米）D1 Db Da K R4070 5450 6300 150 350H1=b0+(10~20)=1180+20=1200mm取金属板厚度为50mm。
4.2 基础环基础环是混流式水轮机中座环与尾水管进口锥管段相连的基础部件，埋设于混凝土。
转轮的下环在其转动。
本设计中，基础环由50mm厚的钢板焊接而成，上法兰面与座环用螺钉把合，下法兰直接与尾水管进口锥段的里衬焊接。
基础环下法兰与转轮下环间应有一定间隙，作为安装中放置斜楔，调整转轮水平用。
查参考文献[1]P126表7-4，取间隙值δ间=45mm，δ环=15mm,如图4-2所示。
图4-2 基础环与转轮间隙4.3 尾水管里衬水流通过尾水管时具有一定的流速，为了防止水流冲刷混凝土造成损坏，本设计中在尾水管铺设了里衬，里衬结构采用钢板卷焊。
由于尾水管的水流随着工况的变化不太稳定，存在不同程度的振动，所以里衬壁的钢板应具有一定的厚度，外壁加有足够的环筋和竖筋以增加刚度，安装中还在这些筋上焊若干拉杆或拉筋，浇灌在混凝土基础中。