水轮机课程设计任务书
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课程设计任务书
学院专业班课程名称
题目
任务起止日期:年月日~年月日
学生姓名学号
指导教师年月日
教研室主任年月日审查院长年月日批准
目录
第一章水轮机的选型设计 (1)
第二章水轮机运转特性曲线的绘制 (11)
第三章蜗壳设计 (14)
第四章尾水管设计 (17)
第四章心得总结 (19)
参考文献 (20)
第一章水轮机的选型设计
1.1 水轮机型号选定
一、水轮机型式的选择
根据原始资料,电站装机容量7MW,平均水头为33m,最大水头为39m,最小水头为28m。
水轮机的额定水头为Hr=0.9Hw=31.35M
根据资料,适合此水头范围的水轮机类型有轴流式和混流式,又根据水轮机系列型普表中查出合适的机型有HL240型水轮机和ZZ440型水轮机两种。根据装机容量拟选两种型号的水轮机1,2台机组。
二、初步拟订型号机组台数并确定单机容量
根据以上分析初步拟定见表1-1
水轮机型号机组台数单机容量(KW)
1 7000
ZZ440
2 3500
1 7000
HL240
2 3500
表1-1 初步拟定表
1.2 原型水轮机各方案主要参数的选择
按电站建成后,在电力系统的作用和供电方式,初步拟定四种方案后进行比较。
一、ZZ440型水轮机1台机组(方案一)
1、计算转轮直径
装机容量7000千瓦,水轮机的额定功率为
7000
P 7368()0.95
g
r
g p kw ===η
上式中:g p ——机组单机容量,kw
g η——同步发电机的效率,一般取95%-97%,此处取95%。
根据水轮机转轮型普推荐的最大单位流量110Q =1.653
/m s ,为使单位流量有一定的 余量,取3%的储备,则额定工况的单位流量11r Q =1.65⨯0.97=1.63
/m s ,110115/min n r =,对应的模型效率M η=0.83,暂取效率修正值Δη=0.03,η=0.83+0.03=0.86。则设计工况原型水轮机效率为86%。
m D H
Q P r
r
r 8.186
.035.316.181.97368
81.95
.15.1111=⨯⨯⨯=
=
η
根据我国规定的转轮直径系列(见《水轮机》P9),选择转轮公称直径1D =3.3m 。
2、计算原型水轮机的效率
水轮机最高效率
11050
0!1(1)(0.30.7)M M
P M P P
D H D H η=--η+⨯
5100.46 3.5
1(10.88)(0.30.7)
1.831.35
=--+⨯⨯
0.913
= 水轮机在额定工况(20o
ϕ=+)是的最高效率
5100.46 3.5
1(10.825)(0.30.7)0.8721.831.35
P ϕ
η=--+⨯⨯=
3、计算同步转速
根据水轮机转轮型普推荐的最优单位转速110n =115r/min ,单位转速修正值为
01101101101100
0.918
(
1)(1)0.0210.030.88
p M M M M M n n n n n η∇=-=-=<η
符合要求,所以转速不用修正。所以
1101
11533
367.18/min 1.8
w
n H n r D =
=
=
根据水轮机设计,选取标准同步转速n=375r/min 。
4、计算水轮机的运行范围
水轮机设计流量
223111 1.24231.3527.7/r r r Q Q D H m s ==⨯⨯=
当n=375r/min 时,最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速
111min
max 214.32
68.6/min 39
nD n r H ⨯=
==
111214.3276.5/min
31.35
r
r nD n r H ⨯===
111max min 214.32
80.9/min 28
nD n r H ⨯=
==
5、计算水轮机实际额定流量
水轮机在额定工况(20o
ϕ=+)的最高效率时单位流量为 3
112 1.52 1.2
17368 1.51/9.819.81 1.831.350.872
r r r p Q m s D H =
==η⨯⨯⨯
所以水轮机的实际额定流量为
2
2
3
111
1.51 1.831.35
27.39/
r r r Q Q D H m s
==⨯⨯
=
6、 计算最大允许吸出高度
查得在额定工况下,模型水轮机的空化系数M σ=0.44.
根据该电站额定水头取
=0.04
又根据数据由额定流量确定高程为∇=413.3m
10( 5.53900
s r H m ∇
=-
-σ+∇σ)H =-
7、实际的水轮机额定水头
因不同的D 1、n与水能预算Hr 有差异
31.4m .872
024.18.11.8973681.893
/22
3
/21121r
r =⎪⎭⎫ ⎝⎛
⨯⨯⨯=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=ηr Q D P H
8、计算轴向水推力
根据ZZ440的转轮轴向水推力系数表,转轮直径较小、止漏环间隙较大时取大值,故取
t K =0.9。所以水轮机转轮轴向水推力为:
22
2251max 9810()98100.9(1.80.9)39 6.141044
t h F K
D d H N ππ=-=⨯⨯⨯-⨯=⨯
二、HL240型水轮机1台机组(方案二)
1.计算转轮直径
水轮机的额定功率为
7000P 7368()0.95
g
r
g p kw ===η
查水轮机的转轮综合特性曲线可知,与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量,11Q =1.24 3
m /s ,对应模型水轮机的效率为98%,暂取3%的修正值,这原型水轮机的效率为92%。