15立方米通风式发酵罐设计 课程设计
15立方米通风式发酵罐设计课程设计
课程设计考核表
设计题目15m3通风发酵罐的设计姓名班级
设计（论文）起始时间
2011 年 6 月27 日至2011 年7 月9 日
设计完成情况：
独立完成，达到要求
能够
完成，达
到要求
能够完成，
基本达到要求
不能按时
完成，达不到
基本要求
说明书（论文）叙述
清楚
比
较清楚基本清楚
不清楚
工作态度情况（学生对设计的认真程度、纪律及出勤情况）：
认真
较
认真一般
不认真
图面是否清晰
清晰
比
较清晰基本清晰
不清晰
计算是否正确正确基
本正确不正确
设计（论文）是否符合规范要求
规范基本规范不规范
成绩评定:
优秀
良好
中等
及格
不及格
指导教师签字：年月日
课程设计任务书
题目名称15M3机械搅拌通风发酵罐的设计
学生学院
专业班级
姓名
学号
一、课程设计的内容
1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。
2、进行工艺计算
3、主要设备工作部件尺寸的设计
4、绘制装配图
5、撰写课程设计说明书
二、课程设计的要求与数据
设计15M3机械通风发酵罐，应用菌株发酵生产赖氨酸，产物是初级代谢产物，牛顿型流体，二级发酵。发酵罐高径比为2.5，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：19℃,出水温度26℃
三、课程设计应完成的工作
1．课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份
2．设备装配图（A3号图纸）1张
四、课程设计进程安排
序号设计各阶段内容地点起止日期
1 上午布置及讲解设计任务；下
午查阅资料及有关文献
图书馆 6.27
2 有关工艺设计计算宿舍6.27至
7.1
3 装配图绘制教1-216 7.1至
7. 4
4 撰写课程设计说明书图书馆7. 4至7.8
五、应收集的资料及主要参考文献
[1] 郑裕国. 生物工程设备[M]. 北京：化学工业出版社，2007
[2] 李功样, 陈兰英, 崔英德. 常用化工单元设备的设计[M]. 广州：华南理工大学出版社，2006
[3] 陈英南, 刘玉兰. 常用化工单元设备的设计[M]. 杭州：华东理工大学出版社，2005
[4] 陈宁，江洁，氨基酸工艺学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2010.8
发出任务书日期：2011 年 6 月27 日指导教师签名：
计划完成日期：2011 年7 月9 日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
摘要
本文对北京棒杆菌AS1.563为原料合成赖氨酸的主要反应设备作了设计和计算，包括发酵罐的容积及主要部件尺寸的确定，搅拌器的选型及功率计算，冷却设备的计算等。
关键词：北京棒杆菌AS1.563 赖氨酸发酵罐
目录
1 设计方案的拟定……………………………………………………………………
1 2 几何尺寸的确定……………………………………………………………………
2 2.1夹套反应釜的总体结构 (2)
2.2几何尺寸的确定 (2)
3 主要部件尺寸的设计计算…………………………………………………………
4 3.1罐体 (4)
3.1.1罐体筒壁厚 (4)
3.1.2封头壁厚 (5)
3.2搅拌器 (5)
3.3人孔和视镜 (5)
3.4接口管 (6)
3.4.1管道接口 (6)
3.4.2仪表接口 (7)
3.5挡板 (7)
4 冷却装置设计………………………………………………………………………
8 4.1冷却方式 (8)
4.2装液量 (8)
4.3冷却水耗量 (9)
4.4冷却面积的计算 (9)
5 拌轴功率的计算 (10)
计算……………………………………………
5.1不通气条件下的轴功率的P
10
的计算 (11)
5.2通气搅拌功率P
g
5.3电机及变速装置选用 (11)
6 设计小结 (13)
7 参考文献 (13)
1设计方案的拟定
我设计的是一台15m3的机械搅拌通风发酵罐，发酵生产赖氨酸。经查阅资
料得知生产赖氨酸的菌种有高丝氨酸缺陷、黄色短杆菌的苏氨酸或蛋氨酸缺陷、黄色短杆菌的高丝氨酸缺陷菌株，它们可分别积累赖氨酸50g/L、34g/L、23g/L 等，目前国内所使用的赖氨酸生产菌主要有：①中国科学院微生物研究所的北
京棒杆菌AS1.563和钝齿棒杆菌PI-3-2；②上海工业微生物研究所选育的黄色短杆菌AIII；③黑龙江轻工业研究所的241134；④广西轻工业研究所的NO.G12-6等。
综合温度、PH等因素选择北京棒杆菌AS1.563菌种，该菌种最适发酵温度为32-34o C，pH6.5-7.0，培养基为糖蜜、大豆饼粉。
主要生产工艺过程如下表
表1-1 种子扩大过程的基本培养条件
种子扩大
基本培养条件
阶段
斜面种子培养温度30-32o C，培养时间10-24h 一级种子以1000ml三角瓶装200ml，摇床为
冲程76mm，频率100-12r/minn；培
养温度30-32o C，培养时间为15-16h 二级种子培养温度30-32o C，通风量1：0.2
（V/V.min）,搅拌转速200r/min,
培养时间8-11h
发酵罐主要由罐体和冷却蛇管以及搅拌装置，传动装置，轴封装置，人孔和其它一些附件组成。这次设计就是要对20m3发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚。根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；分居上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置和人孔等一些附件的确定，完成整个装备图，完成这次设计。
这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本视图和各种表达方式，有合理的选择比例，大小和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤。
表1-2 发酵罐主要设计条件
项目及代号参数及结果备注
发酵产品赖氨酸
发酵菌种北京棒杆菌
AS1.563 根据参考文献[4]选取
工作压力0.3MPa 由工艺条件确
定
设计压力0.4MPa 由工艺条件确
定
发酵温度33C 根据参考文献
[4]选取
设计温度140o C 由工艺条件确
定
冷却方式蛇管冷却由工艺条件确
定
培养基玉米浆1.5%，豆
饼粉2.5% 根据参考文献[4]选取
发酵液密度ρ=1080kg/m3由工艺条件确
定
发酵液黏度μ
=2.0*10-3N.s/m2 由工艺条件确定
2 罐体几何尺寸的确定
2.1夹套反应釜的总体结构
夹套反应釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件柱成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而
定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座，人孔，工艺连接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。
图2-1
2.2几何尺寸的确定
根据工艺参数和高径比确定各部分几何尺寸：高径比H/D=2.5,则H=2.5D 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（15m 3） 公称体积V —罐的筒身体积和底封头体积之和
全体积V o —公称体积和上封头体积之和
封头体积 V 封=a
2b 2
h D 6
h D 4
π
π+
V=4
π
D 2H o +0.15D 3（近似公式） 假设H o /D=2.5,根据设计条件发酵罐的公称体积为15m 3，由公称体积的近似公式
V=4π
D 2H o +0.15D 3可以计算出罐体直径D=2058mm 罐体总高度：H=2.5D=2.5×2058=5154mm
查阅文献：当公称直径DN=2000时，标准椭圆封头的曲面高度h a =500mm ，直边高度,h b =50mm ，总深度为H f =6.501m 2，容积V f =1.2043m 3 可得罐筒身高:H o =H-2H f =5154-2×550=4054mm
则此时H/D=5154/2000=2.577，与前面假设相近，故可认为D=2000是合适的。
发酵罐的全体积
V=4
π
D 2H o +2V f =15.138.16m 3≈15m 3 搅拌叶直径取D i =700mm ，其中D i /D=700/2000=3.5，符合D i /D=1/3-1/2 搅拌叶间距S=3D i =3×700=2100mm 底搅拌叶至底封头高度C=D i =700mm
表2-1 大中型发酵罐技术参数
公称体积m3筒体
高度
H(mm)
筒体直径
mm
换热
面积
m2
转速
r/min
电机
功率
kw
10 3200 1800 12 150 7.5 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 2400 34 180 45 50 7000 2800-3000 38-60 160 55 60 8000 3000-3200 65 160 65 75 8000 3200 84 165 100 100 9400 3600 114 170 130 200 11500 4600 221 142 215
表2-2 15m3发酵罐的几何尺寸
项目及代号参数及结果设计条件
公称体积m315 设计条件
全体积m315.14 计算
罐体直径mm 2000 计算
发酵罐总高mm 5154 计算
4000 计算
发酵罐筒体高
度mm
搅拌叶直径mm 700 计算
椭圆封头短半
500 计算
轴长mm
50 计算
椭圆封头直边
高度mm
700 计算
底搅拌叶至封
头高度mm
搅拌叶间距mm 2100 计算
3 主要部件尺寸的设计计算
3.1罐体
考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和风投材料，封头结构与罐体了解方式。因赖氨酸是偏酸性，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用16MnR钢为材料，封头设计为标准椭圆封头，因D>500mm，所以采用双面缝焊
接的方式与罐体连接。
3.1.1罐体筒壁厚
)(][21mm C p pD +-=
?σδ=0.3
-0.8×170×22000
×3.0+3=5.208mm ，取6mm
D －罐体直径（mm ）
p －耐受压强 (设计压力，MPa)
φ － 焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0
[σ ] －罐体金属材料在设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ）
C －腐蚀裕度，当δ －C<10mm 时，C ＝3mm
3.1.2封头壁厚的计算
Cmm P KPD t i d +-=
5.0σ][2t =
30.3
×0.5-0.8×137×22000
×0.3×3.2+=9.3mm ，取10mm D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (取0.3MPa) K －开孔系数，取2.3
φ－ 焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0
[σ] －设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ）
C －腐蚀裕度，当δ －C<10mm 时，C ＝3mm
3.2搅拌器
采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d 确定h 和b 的值。 尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环两大，搅拌功率消耗也大
查阅文献知15m 3发酵罐采用6-6弯叶式搅拌叶径d=670mm ，则可以计算出 盘径d i =0.75d=502.5 叶高h=0.3d=201
叶长b=167.5
图3-1
3.3人孔和视镜
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
本次设计只设置了1个人孔，查阅文献，选取标准号HG21518－97、公称压力为2.5MPa 、直径为500mm 、高度为393mm 的人孔，开在顶封头上，位于左边轴线离中心轴500mm 处。
视镜用于观察发酵罐内部的情况。
本次设计设置了2个视镜，标准号HG21505－1992，直径为DN=100mm ，高度为52mm ，开在顶封头上，位于右边轴线离中心轴500mm 处，与人孔位于同一水平线上。
3.4接口管
以进料口为例计算：
液体进料流速一般为u=1～１.５ｍ／ｓ，取ｕ＝１ｍ／ｓ，1.3ｈ排尽。 取发酵罐装料系数为0.7，则发酵罐装料液体积：V 1=10.5996m 3
物料体积流量：Q= V 1/1.3=8.153m 3/h 则排料管的直径d=
πu 4Q = 3.14
×36008.153×4=53.7mm 取无缝钢管，查阅资料，平焊钢管法兰和HG20593-97，取公称直径50，φ57×3.5。其他管道也是如此计算
3.4.1管道接口（采用法兰接口）
进料口：采用法兰接口，法兰型号：管式平焊钢制管型（HG20593-97），接口直径，大约人孔与视镜中间。角度垂直。
排料口：采用法兰接口，法兰型号：管式平焊钢制管型（HG20593-97），接口直径，开在罐底中间通风管旁。
进气口：φ57×3.5，开在封头上，角度与水平线夹角45度
排气口：φ57×3.5 ，开在封头上进气口以封头很人孔中心连线为对称轴的对
称位置上，角度与水平线夹角45度。
冷却水进、出口：采用法兰接口，法兰型号：管式平焊钢制管型（HG20593-97）接口直径 φ57×3.5，角度与水平线夹角45度。
补料口： φ57×3.5，开在封头上；角度与水平线夹角45度。 取样口：φ57×3.5，开在封头上；角度与水平线夹角90度
3.4.2仪表接口
温度计；装配式热电阻温度传感器Pt100型，D ＝100mm ，开在罐身上； 压力表；弹簧管压力表（径向型），d 1=20mm ，精度2.5，型：Y-250Z ，开在封头上
溶氧探头：SE-N-DO-F ； pH 探头：PHS 型；
液位计：采用标准：HG5-1368，型号：R6-1； 法兰型号：管式平焊钢制管型（HG20593-97） 3.5挡板
挡板宽度：B=0.1D=200mm ，装设4-6个即可满足全挡板条件。根据下式计算挡板数n ：
==)1.0()(D
D n D B 0.5，由此可得n=5 式中，B-挡板宽度，mm ；D-罐内经，mm ；n-挡板数
表3-1 发酵罐主要部件尺寸的实设
计计算结果 项目及代号 参数及结果 备注 罐体材料 焊接方式
16MnR 钢 双面缝焊接
由工艺条件确定
罐体筒壁厚
封头壁厚
搅拌器类型
搅拌叶直径
搅拌器层数
人孔
视镜
进、排料口直径进、出气口直径冷却水进、出口直径
补料口直径
取样口直径
温度计
压力表
液位计6mm
10mm
六弯叶涡轮式
搅拌器
700mm
3
1个，标准号
HG21522-97
2个，标准
HGJ501-86-17
φ57×3.5
φ57×3.5
φ57×3.5
φ57×3.5
φ57×3.5
装配式热电阻
温度传感器，
由工艺条件确
定
计算
计算
根据参考文献
[1]选取
计算
由工艺条件确
定
根据参考文献
[4]选取
根据参考文献
[1]选取
根据参考文献
[4]选取
根据参考文献
[4]选取
溶氧探头pH探头挡板数Pt100型，
D=100mm
Y-250Z
R-61
SR-N-DO-F
PHS-2型
5
由工艺条件确
定
根据参考文献
[4]选取
由工艺条件确
定
计算
4 冷却装置的设计
4.1冷却方式
发酵罐容量大，罐体的比表面积小。夹套不能满足冷却要求，使用蛇管冷却，综合比较蛇管的冷却效果好，在使用水作冷却介质是，选用蛇管。
4.2 装液量
设计发酵罐的装料系数：取70%
发酵罐装料液体积：V 1=全体积×80%=15.138×0.7=10.5996m 3 不计算下封头时的装液体积：V 柱=V 1-下封头体积 V 柱D h D V b 6
1(4
21+
-
π
= 10.5996-1.2043=9.3923m 3
装液高度：m 99.22
3923
.94D 42
21=??==
ππ柱V h 单位时间传热量=发酵热×装料量 Q=Q 发×V 1=33400×10.5996=354026.6kJ/h
表4-1各类发酵液的发酵热
发酵液 发酵热（kJ/m 3
·h ） 青霉素丝状菌 青霉素球状菌 链霉菌 四环素 红霉素 谷氨酸 赖氨酸 柠檬酸 酶制剂
23000 13800 18800 25100 26300 29300 33400 11700 14700-18800
4.3冷却水耗量
由实际情况选用进出口水温为19o C 、26o C ，则
)
(12t t C Q W p -=
=19)
-(26×187.46.354026 =12079kg/h
Q －单位时间传热量
Cp －冷却水的平均比热，取4.187 kJ/ (kg · ℃) t 2-t 1－冷却水进出口温度差
对数平均温度差，由工艺条件知t F =33O
C ，
2121lg 303.2)()(t t t t t t t t t F F F F m -----=
?=)
26
3319
33lg(303.2)
2666()1933(-----=10.1o C
t 1－冷却水进口温度 t 2－冷却水出口温度 t 发－发酵温度
4.4冷却面积
m t K Q A ??=
=10.1
×10×1.98.540263=18.45m 2，根据实际情况取整为20m 2
△tm －对数平均温度差
K －传热总系数，取1.9×103 kJ/(m 2 ·h ·℃)
πd A L =
=0.05
×14.320=127.39m ，取整L=120m ，分为四组，每组长L o =30m d －蛇管内径， d ＝外径－壁厚
外径取50－80mm ，壁厚取3.5－5mm 每圈蛇管长度
2
2p )πD (p h l +==2215.03)×14.3(+=9.3m
D p 蛇管圈直径，3m
轴流式水轮机转轮算例
题目：ZZ440水轮机转轮的水力设计 方法：奇点分布法 已知参数： ZZ440 —100转轮水力设计 一.确定计算工况 由模型综合特性曲线得到n110=115 (r/min ) ,Q110=820 ( l/s) zz440属于ns=325~875范围，为了使设计的转轮能在预期的最优工况下效 率最高，计算工况与最优工况的关系按下式确定： n1l=(1.2~1.4)n 110 =138~161 (r/min) n= n.,^ H / D1(1.2 ~ 1.4)n110寸百/ D r 721.3 ~ 841.5 ( r/min) 故选定n=750 ( r/min ) 则实际n11= ^D1143.49 V H Q11=(1.35~1.6)Q110=1.4 Q110=1148<1650 (l/s) Q Q11D2JH1.4Q110D W H 6.0 m3/s 二.确定各断面叶栅稠密度l/t 据P213页(-)pj ~ n s关系，当ns=440时，得t 综合考虑一下关系： (二」 t "pi3 取D1=1000mm，取6 个断面R1~R6 依次为255、303、351、399、447、495 水力设计内容： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 确定计算工况 确定各断面叶栅稠密度l/t 选定进出口轴面速度Cz沿半径的分布规律，确定各断面的选定 进出口环量r沿半径的分布规律，确定各断面的r 计算各断面进 出口速度三角形，求知、2 第一次近似计算及绘图 第二次近似计算 Cz1、Cz2 1、 n =91%, a om=18mm D1 a。 _ a0m 1m —18 39.13mm 0.46 (0.85~0.95片)Pj K 3(t)n (1.2 ~ 1.25 )n (\ K卩小的打
轴流式通风机工作原理
轴流式通风机工作原理 一、 矿井通风设备的意义： 向井下输送足够的新鲜空气，稀释和排除有害、有毒气体，调节井下所需的风量、温度和湿度，改善劳动条件，保证矿井安全生产。 二、 矿井机械通风： 1. 抽出式通风 通风机位于系统的出口端， 借助通风机的抽力， 使新鲜空气从进风井流入井内， 经出出风井排出。 2. 压入式通风 设备位于系统的入口处， 新鲜的空气借助通风机的动力压入井内， 并克服矿井巷道阻力，由出风井排出。 3. 两种通风方式的比较 抽出式通风由于是负压通风，一旦通风机停转，井下的空气压力会略有升高，瓦斯涌出量就会减少，有抑制瓦斯的作用； 压入式通风由于是正压通风，一旦通风机停转，井下的空气压力会下降，瓦斯涌出量会增加，是安全受到威胁，一般禁用。 2 3 h h
三、矿井通风方式 四、矿井通风机的工作原理 目前煤矿上使用最广泛的是轴流式对旋风机，因为其相较离心式通风机有便于全矿性反风，便于调节风量等优点，得到广泛应用，随着 科技进步，轴流式对旋式风机由于效率高、风量大、风压高、噪音低、 节能效果显著，是目前使用最广泛的通风机。 1.集流器：流线型的集流器可以使进入风机的气流均匀，提高风机的 运行效率和降低风机的噪声。 2.进、出口消声器：为两层圆筒结构。 中央并列式对角式 中央分列式（中央边界式）
3.整流罩：流线型的整流罩可以使风机内流场得到优化，提高风机的 运行效率和降低风机的噪声。 4.电动机： 5.一级叶轮： 6.二级叶轮： 7.扩压器：可以回收一定的动压，提高风机的静压比。 五、对旋风机优点： 1、为了适合煤矿通风网路的阻力要求，并确保通风机效率，该机采用了对旋式结构，两机叶轮互为反向旋转，可以省去中导叶并减少中导叶的损失，提高了风机效率。 2、采用电机与叶轮直联的型式，避免了传动装置损坏事故，也消除了传动装置的能量损耗，提高了风机装置效率。 3、电机均安装在风机主风筒内的密闭罩中，密闭罩具有一定的耐压性，可以使电机与风机流道中含瓦斯的气体隔绝，同时还起一定的散热作用，密闭罩设有两排流线型风管道，通过主风筒与地面大气相通，使新鲜空气流入密闭罩中，同时又可使罩内空气在风机运行中保持正压状态。 4、风机最高装置静压效率可达86%以上，高效区宽广，可确保矿井在三个开采阶段主扇效率均为75%以上。扭转了我国大型矿山主扇运行效率低的状况，可节约大量电能。 5、风机可反转反风，其反风量可达正风量的60%，不必另设反风道，具有节约基建投资和反风速度快的优点。 6、叶轮的叶片安装角的可调整，可根据生产的要求来调整叶片角度。
水轮机课程设计
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： 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
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。 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着。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。 另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。轴流转浆式水轮机，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、轴流定浆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。 机组台数与水电站运行维护的关系 机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。故不能用过多的机组台数。 机组台数与其他因素的关系 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。 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2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域
水轮机制动系统,毕业设计
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， 系统工作原理：如图1所示：测量元件把机组转速N（频率F N）、功率、水头、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。它们的最高效率也高于冲击式水轮机，但当负荷变化时，水轮机的效率受到不同程度的影响，我选择较先进地反冲击式水轮机HLX180转轮，其模型额定点效率ηM=0．94。较通常转轮高出2个百分点，最高效率圈相对扁平，额定和加权平均水头下Q1′跨度达120L/m3，n1r′非常接近最优单位转速，运行区域包括了整个最优效率区，依据效率加权因子，求得的模型加权平均效率达88．4%，额定水头下具有8．3%的超发能力，因此该转轮能量指标较高，水能利用率高。 图2 HLX180型水轮机 （二）控制原理说明： 1.本系统采用分层分布式布局，配置如图3所示。主要由2个机组监控屏、 发 电机保护屏、公用监控屏、主编线路保护屏和电量屏构成。通讯采用高速以太网与上级调度、操作员工作站进行通讯。其中公用监控屏由可编程控制器(由三菱FX2N-80MR和2个FX0N-16EX扩展模块组成)、自动准同期装置、触摸屏、电力测控仪和逆变电源组成，在公用监控屏中实现对发电机的有功调节。
轴流式通风机型号含义
轴流式通风机 轴流风机又叫局部通风机，就是与风叶的轴同方向的气流(即风的流向和轴平行)，如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式运行风机，是工矿企业常用的一种风机，它不同于一般的风机。轴流风机的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域．如图图7-1-7所示，空气从轴向流入, 轴向流出。轴流风机在地下工程施工通风中得到广泛应用。 （1）轴流风机的基本组成 轴流风机由集风器, 叶轮, 导叶和扩散筒组成。集风器的作用是减少入口风流的阻力损失；叶轮的作用是, 叶轮旋转时叶片冲击空气, 使空气获得一定的速度和风压； 导叶的作用扭转从叶轮流出的旋转气流, 使一部分偏转气流动能变为静压能, 同时可减少 因气流旋转而引起的阻力损失；扩散筒的作用是将一部分轴向气流动能转变为静压能。（2）抽流风机的原理 叶片的旋转使空气受到冲击力, 从而使空气获得一定的速度和风压, 并由导叶和扩散筒将 部分动能转变为静压, 从而使风机出口具有一定的风速和风压。 3）轴流风机的主要结构参数 叶轮外径D, 叶轮轮毂直径d , 叶片的安装角θ(如图7-1-8所示), 安装角θ一般为10°、15°、20°、25°、30°、35°（如图7-1-9所示）。 1-叶片；2-导叶；3-轮毂 （4）轴流风机的传动方式 1.轴流风机型号200FZY4-D：200是风机的型号(一般是指风叶的直径),YZFZ中的F-风机,Z-轴流式风机,Y-圆筒式.4-电机的性能参数序号(一般是指电机的转速)也就是我们常说的4极电机. 2.T35-11-NO2.8是T35风机系列中的2.8号的风机，这是机械工业部规定的标准型号的风机。“T”表示用途“通用风机”；“35”表示风机轮毂比（根部直径与顶部直径之比）为0.35，“11”中前一个“1”在离心风机上表示“单吸入”，在轴流风机中没有意义，后面的“1”表示第一次设计；“NO2.8”表示2.8号风机（叶轮直径为0.28米）。 3.3#4#是轴流风机的机号，代表叶轮直径是300MM，400MM，NO.3.55就是T35-11-3.55号的，你的技术参数也是符合这款的要求的电机转速是2900R/MIN 4. YSF-5014型轴流风机、YSF-5632型轴流风机里面的Y、S、F、5014 632分别代表什么意思？YSF:电容启动与运转异步电动机，50:电机的中心高(前两位)，14:铁心外径(后两位) 5. TAD-NO2.5型轴流风机里面的T、A、D是什么意思，我直知道NO2.5是机号。 BDZ-11NO4B型轴流风机则是完全不明白里面的B、D、Z 以及后面的11NO4B是什么意思？T是通风的意思其他两个字母大概是厂家硬按上去的，B是防爆的意思，11和NO4B 分开11-NO4B这后面的B应该是传动方式，重量估计也就二十来斤。. 6.07-11NO29.5为锅炉引风机根据你的型号这个风机应该不是轴流风机二十离心风机 7.代表压力系数*10后的化整数,11代表比转速,；29.5为机号，说明风机叶轮直径为2.95米。 对风机来说，比转数=转速X√流量÷风压的3/4方，转速为rpm,；流量为m3/s,风压为mmH20 因此，流量大，压头小的机器的比转数就大，随着比转数的增大，机器由离心式变为混流式、再为轴流式，风机比转数为80以上，宜为轴流式。通风机的比转数在数值上等于几何相似的通风机在全压为10帕，流量为1米/秒时的转速。
plc课程设计通风机祥解
1 引言 1.1 设计任务与要求 在一个通风系统中，有4台电动机驱动4台风机运转。为了保证工作人员的安全，一般要求至少3台电动机同时运转。因此，用绿、黄、红三色柱状指示灯来对电动机的运行状态进行指示。要求当3台及以上电动机同时运行时，绿灯亮，表示系统通风良好；当两台电动机同时运行时，黄灯亮，表示通风状况不佳，需要改善；少于两台电动机运行时，红灯亮起并闪烁，发出警告表示通风太差，需要马上排除故障或进行人员疏散。 由控制任务可知，这是一个对通风机运行状态进行监视的问题。显然，必须把4台通风机的各种运行状态的信号输入到PLC中(由PLC外部的输入电路来实现)；各种运行状态对应的显示信号是PLC的输出。 2.PLC概况 首先介绍一下可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。 2. 1 PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC
2.2 PLC发展概况 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。 目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。 2.3 PLC技术发展动向 1. 产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 3. 不断加强通讯功能 4. 新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。 5. 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。 6. 发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7.追求软硬件的标准化。 3.设计过程 为了讨论问题方便，设四台通风机分别为A、B、C、D，红灯为F1, 绿灯为F2.。由于各种运行情况所对应的显示状态是惟一的，故可将几种运行情况分开进行程序设计。
冲击式水轮机“毕业设计”
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
轴流式风机原理及运行
轴流式风机原理及运行 一．轴流式风机的结构特点 轴流送风机为单级风机，转子由叶轮和叶片组成，带有一个整体的滚动轴承箱和一个液压叶片调节装置。主轴承和滚动轴承同置于一球铁箱体内，此箱体同心地安装在风机下半机壳中并用螺栓固定。在主轴的两端各装一只支承轴承，为承受轴向力。主轴承箱的油位由一油位指示器在风机壳体外示出。轴承的润滑和冷却借助于外置的供油装置，周围的空气通过机壳和轴承箱之间的空隙的自然通风，以增加了它的冷却。 叶轮为焊接结构，因为叶轮重量较轻，惯性矩也小。叶片和叶柄等组装件的离心力通过推力轴承传递至较小的承载环上，叶轮组装件在出厂前进行叶轮整套静、动平衡的校验。 风机运行时，通过叶片液压调节装置，可调节叶片的安装角并保持这一角度。叶片装在叶柄的外端，叶片的安装角可以通过装在叶柄内的调节杆和滑块进行调节，并使其保持在一定位置上。调节杆和滑块由调节盘推动，而调节盘由推盘和调节环所组成，并和叶片液压调节装置的液压缸相连接。 风机转子通过风机侧的半联轴器、电动机侧的半联轴器和中间轴与电机连接。 风机液压润滑供油装置由组合式的润滑供油装置和液压供油装置组成。此系统有2台油泵，并联安装在油箱上，当主油泵发生故障时，备用油泵即通过压力开关自动启动，2个油泵的电动机通过压力开关联锁。在不进行叶片调节时，油流经恒压调节阀而至溢流阀，借助该阀建立润滑压力，多余的润滑油经溢流阀回油箱。 风机的机壳是钢板焊接结构，风机机壳具有水平中分面，上半可以拆卸，便于叶轮的装拆和维修。叶轮装在主轴的轴端上，主轴承箱用螺钉同风机机壳下半相连接，并通过法兰的内孔保证对中，此法兰为一加厚的刚性环，它将力(由叶轮产生的径向力和轴向力)通过风机底脚可靠地传递至基础，在机壳出口部分为整流导叶环，固定式的整流导叶焊接在它的通道内。整流导叶环和机壳以垂直法兰用螺钉连接。 进气箱为钢板焊接结构，它装置在风机机壳的进气侧。在进气箱中的中间轴放置于中间轴罩内。电动机一侧的半联轴器用联轴器罩壳防护。带整流体的扩压器为钢板焊接结构，它布置在风机机壳的排气侧。为防止风机机壳的振动和噪声传递至进气箱和扩压器以至管道，因此进气箱和扩压器通过挠性连接(围带)同风机机壳相连接。 为了防止过热，在风机壳体内部围绕主轴承的四周，借助风机壳体下半部的空心支承使其同周围空气相通，形成风机的冷却通风。 主轴承箱的所有滚动轴承均装有轴承温度计，温度计的接线由空心导叶内腔引出。为了避免风机在喘振状态下工作，风机装有喘振报警装置。在运行工况超过喘振极限时，通过一个预先装在机壳上位于动叶片之前的皮托管和差压开关，利用声或光向控制台发出报警信号，要求运行人员及时处理，使风机返回到正常工况运行。 轴流风机如下图所示
水轮机课程设计报告
- - - 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。 另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。轴流转浆式水轮机，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、轴流定浆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。 2.4机组台数与水电站运行维护的关系 机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。故不能用过多的机组台数。 2.5机组台数与其他因素的关系 2.5.1机组台数与电网的关系
毕业设计水电站的水轮机设计
1前言 (4) 2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 (11) 2.8 确定转轮直径D1 (12) 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开度、最大可能开度、最优开度 (18) 2.13计算水轮机额定流量q v,r (19) 2.14确定水轮机允许吸出高度H s (20) 2.15计算水轮机的飞逸转速 (25) 2.16计算轴向水推力P oc (25) 2.17估算水轮机的质量 (26) 2.18绘制水轮机运转综合特性曲线 (26) 3水轮机导水机构运动图的绘制 (35) 3.1导水机构的基本类型 (35) 3.2导水机构的作用 (36) 3.3导水机构结构设计的基本要求 (36)
3.4导水机构运动图绘制的目的 (37) 3.5导水机构运动图的绘制步骤 (37) 4水轮机金属蜗壳水力设计 (41) 4.1蜗壳类型的选择 (41) 4.2金属蜗壳的水力设计计算 (41) 5尾水管设计 (49) 5.1 尾水管概述 (49) 5.2尾水管的基本类型 (49) 5.3弯肘形尾水管中的水流运动 (49) 6水轮机结构设计 (50) 6.1概述 (50) 6.2水轮机主轴的设计 (50) 6.3水轮机金属蜗壳的设计 (51) 6.4水轮机转轮的设计 (52) 6.5导水机构设计 (55) 6.6水轮机导轴承结构设计 (58) 6.7水轮机的辅助装置 (61) 7金属蜗壳强度计算 (63) 7.1金属蜗壳受力分析 (63) 7.2蜗壳强度计算 (63) 7.3计算程序及结果 (66) 8结论 (71)
fbcz轴流式通风机操作规程(改)资料
FBCDZ—№16A型轴流式通风机操作规程 一、启动前的检查 1、检查各部位螺栓是否齐全、紧固。 2、检查风机扇叶转动是否灵活，有无卡阻现象等。 3、检查该风机的风门是否在开启位置，闭锁装置是否锁好。 4、检查电压表、电流表、水柱计，温度计是否齐全完好，指示是否准确，可靠。 5、检查风机电控设备是否正常。 6、电源电压符合电动机启动要求。检查启动柜上的电压表指示值，是否在规定范围内：627—693V之间。 7、电气设备接地良好，连接线紧固，无松动。 8、垂直风门完好、密闭严，风道内无杂物。 9、集流器、一、二级风机、扩散器连接部位密封、严实。 10、检查叶轮刹车是否在松开位置。 二、运行 １、将需运行风机的垂直风门吊起，吊到合适位置，确保固定牢靠。 ２、关闭人行出口的正、反向风门。 ３、启动： 1 ）将换向开关合到正转运行位置。 2 ）按下第一级绿色启动按钮起动第一级风机，此时黄色灯亮，待第一级电机完全启动后黄色灯灭，绿色灯亮。电流表显示运行时的
电流值。温度仪显示电动机的轴承温度。 3 ）当第一级风机电机完全起动后，按下第二级绿色启动按钮起动第二级风机，此时黄色灯亮，完全启动后黄色灯灭，绿色灯亮。电流表显示运行时的电流值。温度仪显示电动机的轴承温度。 三．停机 1、正常停机： l）将起动柜上的二级红色停止按钮按下，此时二级风机起动柜绿色灯灭，红色指示灯亮，电流表指针归零，二级通风机电动机停止运转。 2）再按下一级起动柜上红色停止按钮，此时一级风机起动柜绿色灯灭，红色指示灯亮，电流表指针归零，一级通风机电动机停止运转。 3）再将风机电源切断，此时启动柜上无任何显示。 4）缓慢落下垂直风门，至合适位置，并将风门固定好。 2、主扇通风机有以下情况之一时，允许先停机后汇报： 1）传动部件有严重异响或非正常震动。 2）突然停电或电源故障停电造成停机，先断开电源，然后向有关部门汇报。 3）出现其它紧急事故或故障。 四、运行时注意事项 1、通风机的开停应有调度室或技术负责人的命令。 2、风机开、停应作好相应的记录。 3、运行中通风机应平稳无异响，如发现异常情况时，应立即停
水轮机叶片毕业设计资料
一、工程背景及水轮机叶片简介 图1、为某型水轮机叶片的CAD模型。在发电工作工程中水流由进水口流向出水口，叶片承受水流的冲刷从而开始运动，这种运动通过传动轴传递到发电机，从而带动发电机工作发电。但是水轮机在工作仅仅一年多时间以后，就有数片叶片发生了疲劳断裂事故，使得水轮机不能正常工作发电，造成了一定的经济损失，同时也说明水轮机叶片在结构的设计方面确实存在不完善之处。然而，由于水轮机在水下进行工作，很难通过测量得方法获得叶片上应力和位移的分布情况，也就无法知道叶片为何会断裂，无法有效的改善叶片的几何结构。在这种情况下，长江水利委员会陆水枢纽局的委托我们对LS591水轮机叶片的进行Ansys有限元模拟计算，获得叶片的应力场和位移场的分布，从而为叶片断裂事故分析提供技术支持，并对叶片结构的改进提供具体方案。 传动轴 进水口出水口 图1、CAD模型
二、ANSYS简介及解题步骤 1、ANSYS简介 对于大多数工程技术问题，由于物体的几何结构比较复杂或则问题的某些特征是非线性的，我们很难求得其解析解。这类问题的解决通常具有两种途径：一是引入简化假设，但这种方法只是在有限的情况下是可行的。也正是因为这样，有限元数值模拟的技术产生了。有限元方法通过计算机程序在工程中得到了广泛的应用。到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件达到了几百种，其中著名的有：ANSYS,NASTRAN,ASKA, ADINA,SAP等。其中，以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，即有限元分析软件，不断的吸取计算方法和计算机技术的最新进展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程问题必不可少的有力工具。尤其是在某些环境中，样机试验是不方便的或者不可能的，而利用ANSYS软件，对这个问题有了很好的解决。本文中水轮机叶片是在水下的环境进行工作，测量很难进行，利用有限元软件ANSYS这个问题得到了很好的解决。 2、ANSYS分析步骤 ANSYS分析可以分为三个步骤： a、创建有限元模型
水轮机课程设计样本
水轮机课程设计
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，该水电站的水头范围为59.07-82.9m ，电站总装机容量56万千瓦，拟选2、3、4、5台机组，平均水头为75.43m ，最大水头为82.9m ，最小水头为59.07m 。 水轮机的设计水头估算为m H r 72= 按中国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系， 水轮机的比转速s n : 2162072 2000202000=-=-=H n s m.KW 根据原始资料，适合此水头范围的水轮机类型有斜流式和混流式。 又根据混流式水轮机的优点： （1）比转速范围广，适用水头范围广，可适用30～700m ； （2）结构简单，价格低； （3）装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。 故选择混流式水轮机。 因此，选择s n 在216m.kw 左右的混流式水轮机为宜。 根据表本电站水头变化范围(H=59.07-82.9m)查《水电站机电设计手册—水力机械》1-4]
适合此水头范围的有HL220-46。 二、拟订机组台数并确定单机容量 表1-1 机组台数比较表 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,初步拟定为2台,3台,4台,5台四种方案进行比较。 基本参数， 模型效率：89.0=M η，推荐使用最优单位流量： h m 315.1，最优单位转速：m in 7011r n r =，最优单位流量：s l Q r 115011=。 一、2台机组（方案一） 1、计算转轮直径 装机容量22万千瓦，由《水轮机》325页可知：水轮机额定出力： kw N P G G r 3.28571498 .0280000===η 上式中： G η-----发电机效率,取0.98 G N -----机组的单机容量（KW ）
水轮机毕业设计 开题报告
毕业设计（论文） 开题报告 题目电站水轮机结构设计 专业热能与动力工程 班级 学生 指导教师
一、毕业设计（论文）课题来源、类型 本课题来源于越南DongNai5 水电项目，设计类型为水轮机结构设计。DongNai5电站，位于越南DongNai 省的DongNai 河。它配备了两台75MW混流式水轮发电机组，总装机容量150MW。电站预计2015年投入商业运行，年发电量达616万kW·h。该题目属于工程设计类题目。 二、选题的目的及意义 水轮机对于电站而言，是重中之重。它配合发电机组实现了，机械能转化为电能这一核心任务。因此，使水轮机最优化，对提高电站的效率至关重要。它的性能优劣,结构完善与否,直接涉及到水电事业发展的程度。进行水轮机的结构设计，综合考虑水轮机性能、效率、成本等，对学生个人也是一种总结和学习的过程的。通过水轮机结构设计，使得自己对大学所学的专业知识进一步掌握并运用，将书本知识实用化，为自己以后继续学习专业知识或者就业，有很大的帮助。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势 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。 我国河流众多,径流丰沛,落差巨大,蕴藏着丰富的水能资源。2000～2004年, 中国水电工程顾问集团公司组织了全国水力资源复查, 水电资源理论蕴藏量为6.94亿kW,年发电量6.08万亿kW·h, 其中技术可开发容量为5.42亿kW, 年发电量2.47万亿kW·h; 经
济可开发容量为4.02亿kW,年发电量1.75万亿kW·h。 首先,我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。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。 据电工行业统计数据表明，2009年我国发电设备和大中型电机的产量分别为：水轮发电机组2303万kW，汽轮发电机8654万kW，成套发电设备11993万kW，大中型电机约为7500万kW，其中大型电机约为3000万kW（含风电1380万kw的70% ）。 调查表明，全世界发电设备市场的订货量从1991年的70GW 增加到了1996年的100GW，其中水电只占16%。在水电设备订货量方面，亚洲国家的订货量要占一半以上，如1996年的总订货量为18GW，其中中国占23%。 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
水轮机课程设计(2)
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：xxx 2014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：220m max 最小工作水头 H：192.1m min 设计工作水头 H：205m r 加权平均工作水头 H：210.5 m a
水轮机选型结构设计毕业论文
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)
ZZ560轴流式水轮机结构设计_毕业设计设计说明书
2013届热能与动力工程专业毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 题目ZZ560轴流式水轮机 结构设计 专业热能与动力工程 1
摘要 葛洲坝电站是我国代表性的低水头大流量、径流式水电站，兼具发电、改善航道等综合效益。本次设计主要是通过查阅相关设计手册，对葛洲坝电站型号为ZZ560-LH-1130的轴流转桨式水轮机结构进行设计，主要内容包括水轮机总体结构设计、导水机构及其传动系统设计，水轮机部分零部件，例如主轴，导叶等零件的设计。 通过使用CAD绘图，本次设计过程更加便捷，设计成果更加精确。关键词：葛洲坝水电站，轴流式水轮机，转轮设计，结构设计， ABSTRACT
2013届热能与动力工程专业毕业设计（论文） Gezhouba Dam power plant is China's representative low head and largeDischarge,runoff hydropower stations,power generation,wita comprehensive benefits improve navigation etc.This design is mainly through access to relevant design manual,design of the Kaplan turbine structure of Gezhouba Dam power plant model for ZZ560-LH-1130,The main contents include design of water mechanism and its transmission system overall structure design of hydraulic turbine,guide,some parts of hydraulic turbine,such as the spindle,the design of guide vane and other parts. Using the CAD,the process of design is more convenient and the result is more accurate. KEY WORDS:GeZhouBa hydropower station,Kaplan turbine, station,runner,Structural design. 3