基于Excel的水轮机金属蜗壳重量计算
蜗壳计算讲解
第五章 蜗壳45 蜗壳形式与其主要尺寸的选择现代的中型及大型水轮机都是用蜗壳引导进水的。
各种水力实验中所进行的试验指出，设计合理的蜗壳，它的引水能力及效率与小型水轮机所采用的明槽式装置及罐式机壳相比较并无明显的降低。
蜗壳的优点是可以大大缩短机组之间的距离，这在选择电站厂房的大小时，有着很大的意义。
从蜗壳的研究当中，可以确定各种不同水头下蜗壳内的最佳水流速度，最合理的蜗壳形式，经及制造它的材料。
大部分的转桨式及螺桨式水轮机都采用梯形截面的混凝土蜗壳。
目前设计混凝土蜗壳的最高水头是30～35公尺。
然而，有很多大型水电站，在水头低于35公尺时还应用金属蜗壳。
轴向辐流式水轮机通常采用金属蜗壳，按照水头及功率的不同，金属蜗壳可由铸铁或铸钢浇铸（图62），焊接（图63）或铆接而成。
图64所示是根据水轮机的水头及功率，对于各种不同型式蜗壳通常所建议采用的范围。
蜗壳的大小决定了它的进水截面，而进水截面是与所采取的进水速度有关的。
最通用的进水速度与水头之间的关系，对于12～15公尺以下的水头来说如下式所示：H k v v c = (84)式中 c v —蜗壳中的进水速度；H —有效水头；v k —速度系数，约为1.0。
中水头或高水头则常应用下列关系：30v c H k v = (85)如果把列宁格勒斯大林金属工厂和其它制造厂所出品的中水头及高水头水轮机的现有蜗壳进水速度画在圆上，那么对于水头超过12～15公尺时，我们可得符合下式的曲线：30c H v 5.1=然而，有许多由列宁格勒斯大林金属工厂及外国厂家制造的良好的蜗壳，进水速度大大超过了所示的数值。
图65所示为根据有效水头选择蜗壳进水速度用的诺模图，此图是根据上述的公式而做成的。
46 蜗壳的水力计算当工质—水，流经水轮机的运动机构—转轮时，由于运动量的变化而产生流体能量的转变。
这可用水轮机的基本方程式来表示：gh ηu v u v r u u 2211=-由蜗壳所产生的环流（旋转）及速度v u1只与当时一瞬间的流量Q 和蜗壳尺寸有关。
VBA在水轮机蜗壳参数计算中的应用
中 内嵌 的 Ｖ Ａ编程 工具 对 蜗 壳 的设 计 进 行 了研 究 ， Ｂ 介
绍如下。
１ 金属蜗壳的设计原理
蜗 壳是 一个 螺旋形 壳 体 ， 图 １ 示 。为 了叙述 的 如 ａ所 方便 ，我们把 蜗壳 单线 图中最 外端 的螺 旋线 称为 蜗壳 外 轮廓线 。将蜗 壳过 流断 面的 中 ， 的连 线 叫做蜗 壳螺旋 ｔ点 ｌ 线， 简称为 蜗壳螺 线 ， 图 ｌ 如 ｂ所示 。设 计蜗 壳 ， 主要 是绘
（ 湖南水利水电）０ １ ２ ｌ 年第 ２ 期
｜
冗 壳参
孙 毅 陈 芳 易忠桂 岳 晓娜
（ 南水利水 电职业技 术学 院 长沙 市 湖 ４０ ３ ） １ １ １
【 要 】 利用 Ｅ ｃｌ 摘 ｘ ｅ 中内嵌的 Ｖ Ａ编程工具编制 了计算蜗 壳尺寸参数 的程序 。 Ｂ 该程序利 用自定
教 学 工作 中 ， 师 指 导学 生 做 设 计 时 ， 个 教 师要 指 导 教 一
多 个 学 生 的 设 计 ． 同 学 生 的 设 计 参 数 不 同 。 师 要 准 不 教 确 迅 速 地 把 批 改 情 况 反 馈 给 学 生 ， 难 度 非 常 大 。 工 其 在
ｂ
程设计 中也存 在类似 问题 。为 了解 决这个 难题 ， 郭凤 台等 人 曾使 用 Ａ ｔＣ Ｄ 中 内 嵌 的 Ｖ Ａ 编 程 工 具 对 水 轮 机 ｕｏ Ａ Ｂ
２３ 蜗 壳椭 圆 断 面 尺 寸 的 计 算 ．
椭 圆 断 面 中 心 距 ： ＝ ＋ ２ｉ５ 。 ａ Ｒ．ｐ／ ｎ ５ ＝ ｓ 椭 圆 断 面 外 径 Ｒ： ａ ｐ Ｒ＝ ＋ 椭 圆 短 半 径 ｐ＝ ／ ． ５ ＋ ．１ 一 ．４ Ｚ Ｘ １ ４ Ａ ０８ Ｌ １ ５Ｌ ０ ３ 十．ｐ １ ２ ２
蜗壳计算
第二节 蜗壳计算一、 蜗壳形式、进口断面参数选择1、蜗壳形式选择由于应力强度的限制，钢筋混凝土的蜗壳只能在40m 水头以下的电站中采用，而对于40m 以上水头的电站来说，只能采用金属蜗壳。
根据原始资料，本次设计电站的最大水头为95m ，故应选择金属蜗壳。
2、蜗壳进口断面参数选择 （1） 包角ϕ的选择混凝土蜗壳包角ϕ通常选择在270~180之间，而金属蜗壳的包角通常在350~340之间，故选取包角345ϕ︒=。
（2） 选择进口断面平均流速0v进口断面平均流速v-可以选择大一些，这样可以减小蜗壳尺寸，但过大的增加0v 又会增加损失从而降低水轮机效率，减少水轮机的输出功率，故应尽量合理选择。
v-=＝0.86⨯81=7.74（m/s ） 参【1】P119K 为蜗壳的流速系数，与水头有关，查得0.86 参【2】P120 图（5-14） H 为水轮机设计水头。
（3） 确定进口断面的流量0Q 计算公式如下：000111360360T QQ Q D ϕϕ==限=⨯3603451.247⨯4.52⨯81 =217.8 m 3/m 参考【2】P 124ϕ0为进口断面的包角。
（4）计算进口断面面积0F 计算公式如下： 000v Q F ==74.78.217=28.14 ㎡/s （5）计算进口断面半径0ρ计算公式如下： πρ00F ==π14.28=3 m 参考【2】P 124（6）确定座环内外径D a 、D bmr m K m D mD b a 4.015.0615.7==== 参考【2】P 128表2-16（7） 确定碟形边锥角α由座环工艺决定，一般取55α︒=。
（8）计算碟形边高度h 计算公式如下：202sin 22b h ktg r αα=++ =1.26/2+0.15255sin15.0255tg 2⨯⨯+⨯ =0.9mb 010b ⨯=D =4.5⨯0.28=1.26 m（9）计算碟形边半径0r计算公式如下： k D r a+=20=7.15/2+0.15=3.72 m 固定导叶外切圆半径r a = D a /2=7.15/2=3.58 m（10）确定进口断面的中心距α0 计算公式如下： 22000h r a -+=ρ =22.90372.3-+=6.55 m（11） 计算进口断面的外半径0R 计算公式如下：000ρ+=a R =6.55+3=9.55 m（12）计算蜗壳系数C 计算公式如下：202000ρϕ--=a a C 参考【2】P 124公式2-5。
基于EXCEL的水轮机盘车数据处理方法的研究
｝
分析与处理 ， 过程简单 、 明了、 可靠 ， 大大节约了人力物力 。 代表盘 车号 ，纵坐标 上的数字代表 了每个盘 车号 上百分 表上的读 量 、 ３ 结 论 数， 图 的中心点 代表机组转动部 分的理论 中心 ， 灰色封 闭曲线 代表 针对传统处理盘车数据 费时费力 ， 且不准确 ， 易 出错 的问题 ， 本 下 导 处 偏 离 机 组 转 动部 分 的状 态 ， 紫 色 封 闭 曲线 代 表 法 兰 处 偏 离 机 文 在 传 统方 法 的基 础 上 ，利 用 Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ编 程 的方 法对 盘 车数 据 的处 组转动部分的状态 ， 黄色部分封闭 曲线代表水导处偏离机组转动部 经过验证 ， 该 方法具有 速度快 ， 计算 准确 的优 分 的状态 。从图 ２的雷达图上 ， 很直观地反映 了机组轴线 的倾斜情 理方法进 行 了改进 ， 大大地提高 了数据处理的准确性 。 况及拐 点情 况 ， 使得对轴线 的分析 与处理变得简单 与直观 ， 达到 了 点 ， 参 考文 献 节时 、 节 力的效 果。下罔直观表 明 ， 下导 ， 法兰 、 水导处倾斜方 向一 １ １ Ｇ Ｂ ８ ５ ６ ４ — ２ ０ ０ ２ （ 水轮发 电机组安装技术规范》 ． 致， 水轮机轴 和发电机轴在法 兰处拐 点在合格范 围 ， 下 导和水 导处 『
科 技 论 坛
・ ｌ ｌ ７ ・
基于 Ｅ ＸＣ Ｅ Ｌ的水轮机盘车数据 处理方法的研 究
杨 军 谢 治 （ 国 网 四 川省 电 力公 司映 秀 湾 水 力发 电 总厂 ， 四 川 成都 ６ １ １ ８ ３ ０ ）
摘 要： 在对水轮发 电机进 行盘车过程 中， 对盘 车数据的处理影响整个机组 的安装。传统对盘 车数据的处理方 法是进行人 工计算 ， 这 样既 费时叉费力 ， 并且还会给盘车数据 带来较 大的误差 ， 从 而影响整 个盘 车过程 以及机组 的安装 。在传统方法的基础上 ， 利用Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ编 程 的方 法来对盘车数据进行 分析和处理 ， 研 究结果表 明， 该方 法简单 、 实用， 提 高 了工作的效率以及数据 的准确性。 关键词 ： 盘 车； Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ ； 准 确 性
基于VC++的一种水轮机金属蜗壳的计算机辅助设计方法rn计算机辅助设计方法
基于VC++的一种水轮机金属蜗壳的计算机辅助设计方法rn计算机辅助设计方法朱云;柏斌【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2001(017)001【摘要】Based on given calculation of metal casing, a CAD method is developed, in which the computer language (VC++) is employed. It includes setting and querying the initial parameters and giving the final parameters and figures. Because all the parameters are treated by a database, the software used for the design, has the feature of resources sharing for users.%在给出金属蜗壳计算的基础上，提出了一种金属蜗壳的计算机辅助设计方法。
该方法用VC++语言进行设计，包括初始参数的设置、查阅、结果参数和图形的同步给出。
由于所有参数统一由数据库进行处理，从而可使形成的软件具有共享性。
【总页数】4页(P19-22)【作者】朱云;柏斌【作者单位】西北电业职工大学,;西北电业职工大学,【正文语种】中文【中图分类】TK730.3+【相关文献】1.水轮机金属蜗壳水力设计方法研究 [J], 轩秋月;范金城;赵林明2.水轮机蜗壳的水力设计方法 [J], 郭齐胜;钱涵欣3.水轮机固定导叶和活动导叶的一种计算机辅助设计方法 [J], 李仁年;王伟4.含沙水流条件下水轮机蜗壳优化设计方法 [J], 李仁年;袁建平5.水轮机全蜗壳圆形断面的水力优化设计方法 [J], 齐学义;晁文雄;郝连松因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
金属&混凝土蜗壳计算步骤
20 ~ 30
水力性能好。
10 ~ 20
o
; 20 ~ 30
o
可抬高机组高程。
上伸形
b / a 1 . 5 ~ 1 . 85
Hale Waihona Puke “Г”形b / a 2 .0 ~ 2 .2 ( b m ) / a 1 . 2 ~ 1 . 85
10 ~ 15
o
可抬高机组高程； 平顶上部便于接力器布 置
1—1960年前国内产品的统计曲线；2—1960~1970年国内产品的统计曲线；3— 推荐
三、反击式水轮机引水室
③进口断面计算：
进口断面平均流速：Vo K 进口断面面积： 0 Qo / Vo ; F 进口断面半径： 0＝ 进口断面中心距：0 a
F0 V0
H;
r
K
Db
bo 2
；
2
1) 令φi=345°,330°,315°,…，用下列 三、反击式水轮机引水室 公式计算圆断面参数
x
i
c
2
2 R0
2
i
c
h
2
i
x h
ai R0 x, Ri ai i
2)由ai, ρi ,Ri可以画出各圆断面及相应平 面单线图；
三、反击式水轮机引水室
圆断面绘制
积Si,
i
k
360 k Q
Si
oQ
360 S o
计算断面对应的φi， — — 进口断面包角 S
0
o
进口断面图解积分值。
蜗壳的计算
三、反击式水轮机引水室
绘制φi =f(r360 k ib=f(ri)及 i)、Q
金属蜗壳的水力计算
金属蜗壳的水力计算在选定包角ϕ0及进口断面平均流速v 0后，根据设计流量Q r ，即可求出进口断面面积F 0。
由于要求水流沿圆周均匀地进入导水机构，蜗壳任一断面ϕi 通过的流量Q ϕ应为Q Q ir ϕϕ=360（7—6）于是，蜗壳进口断面的流量为 Q Q r 00360=ϕ（7—7）进口断面的面积为F Q v Qv r 00000360==ϕ （7—8）圆形断面蜗壳的进口断面半径为ρπϕπmax ==F Q v r 000360 （7—9）采用等速度矩方法计算蜗壳内其它断面的参数。
取蜗壳中的任一断面，其包角为ϕi ，如图7—15所示，通过该断面的流量为Q v bdr u r R aiϕ=⎰（7—10）因v r K u =，则v K r u =/，代入式（7—10）得： Q Kbrdr r R aiϕ=⎰（7—11） 式中：r a ──座环固定导叶的外切圆 半径；R i ──蜗壳断面外缘到水轮机轴线半径； r ──任一断面上微小面积到水轮机轴线的半径： b ──任一断面上微小面积的高度。
一、圆形断面蜗壳的主要参数计算图7—15 金属蜗壳的平面图和断面图水轮机轴r aa i r R id rρibv u v rviϕ对圆形断面的蜗壳，断面参数b 从图7—15中的几何关系可得b r a i i =--222ρ() （7—12）式中：ρi ──蜗壳任一断面的半径；a i ──任一断面中心到水轮机轴线距离。
将式（7—12）代入式（7—11），并进行积分得：Q K a a i i i ϕπρ=--222() （7—13）由式（7—6）与式（6-13）得ϕπρi ri i i KQ a a =--72022 () （7—14）令C KQ r=720 π，称为蜗壳系数，则有ϕρi i i i C a a =--()22 （7—15）或 ρϕϕi iii a C C =-⎛⎝ ⎫⎭⎪22（7—16）以上两式中的蜗壳系数C 可由进口断面作为边界条件求得。
VBA在水轮蜗壳参数计算中的应用
VBA在水轮蜗壳参数计算中的应用
孙毅;陈芳;易忠桂;岳晓娜
【期刊名称】《湖南水利水电》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】利用Excel中内嵌的VBA编程工具编制了计算蜗壳尺寸参数的程序.该程序利用自定义函数将计算结果输出至Excel工作表中.所定义的函数含有设计水头、设计流量、转轮直径等5个变量.只需输入变量即可得到所设计蜗壳的尺寸数据,实现了蜗壳参数计算的自动化.
【总页数】3页(P84-86)
【作者】孙毅;陈芳;易忠桂;岳晓娜
【作者单位】湖南水利水电职业技术学院,长沙市,410131;湖南水利水电职业技术
学院,长沙市,410131;湖南水利水电职业技术学院,长沙市,410131;湖南水利水电职
业技术学院,长沙市,410131
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于VBA的水轮机蜗壳计算程序的开发 [J], 郭凤台;史红伟;蔡晓磊;张晓峰
2.水轮机蜗壳下料展开图的计算机数值计算和参数化绘图 [J], 王映龙
3.基于VC++的一种水轮机金属蜗壳的计算机辅助设计方法rn计算机辅助设计方
法 [J], 朱云;柏斌
4.基于VBA的水轮机蜗壳水力设计软件的开发 [J], 韩涛;余波
5.福建省水轮机行业信息第6期计算机在水轮机设计中的应用——蜗壳计算 [J], 汤普荣
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ 蜗壳展开 的常规方法 原理及 比较
现今钣金类展开放样 的方法很多 ， 现对 ３ 种常 用方法做简单介绍。
２１ 变径 异 形锥 管展 开 法 ．
图 １ 变径 异 形锥 管 展 开 图
２ 斜切圆锥管展开法 ． ２
将蜗壳分段件视为圆锥被某个 面截切 而成， 其
展开图可在正 圆锥展开 图中截去切缺部分后得出。 但是圆锥被斜截后， 各素线长度不再相等 。 如图 ２ 是
及 推 导
水 轮 机金 属蜗 壳 的进 、 出水断 面 按形 状 可分 为 圆断 面与 椭 圆断 面两 种 。 先 ， 金 属蜗 壳水 利 计 首 根据
同 ，上部 圆 中心在 下 部 圆面 的投 影 与下 部 圆 中心 同 心 ， 外 上 下两 截 面形 成 夹 角（ 此 即蜗 壳 分 段件 角） 。首 先 ，将上 下 部 的 圆分 别 以对 称 中 面 为基 准 各 自等分
１ 概 述
在水轮机蜗壳设计 中， 分为混凝土蜗壳与金属蜗
壳 。混凝土 蜗壳适用 于低水 头 电站水 轮机 ； 当机组 水
重 新对 ｌ— １ 蜗 壳分 段 角一 般 为 ２． － ５ 分 ４ ２ 节（ ２ 。 １。） ５
段件做逐个放样 ， 耗用的工时多， 劳动强度大。
头大于约 ４ 时， ０Ｔ Ｉ Ｉ 由于混凝土蜗壳无法承受过大的
第 ３ 卷第 ２期 １
２１ ０ ２年 ４月
红水 河
Ｈｏ ｇ ｈ ｉ ｖ ｒ ｎ Ｓ ｕ ｅ Ｒｉ
Ｖｏ． １， ｏ ２ １ ３ Ｎ ． Ａｐ ． ０ ２ ｒ １ ２
基于 Ｅ ｃｌ ｘｅ 的水轮机金属蜗壳重量计算
张 彪， 潘瑞森 ， 菲 罗
（ 南宁广发重工集团发电设备公司 ， 广西 南宁 ５ ０ ３ ） ３ ０ １
将蜗壳 分 段件 近似 展 开成 斜截 正 圆锥 管 。
按设计规定 的分段角将蜗壳壳体部分等分成若 干 个 分段 件 ，每个 分段 件 就是 一 段 圆或 椭 圆 断 面 的 的变 径异 形锥 管 ，再 由人 工对 若 干 个尺 寸 大 小 不 同
的变 径异 形 锥 管逐 个 放样 ， 出平 面 展 开 尺 寸样 板 ， 画 得 出每 个 分段件 形状 。 变径 异 形锥 管展 开 图见 图 ｌ 。 变径异 形锥 管 的展开 放样 法 是一 个 较复 杂 的方
图 ３ 逼 近 三 角 形 替 换 图
通 过 对 常 规 的 各 种 蜗 壳 展 开 方 法 的 了 解 和 比 较， 我们发现上述 ３ 种方法只能是通过大量的手工
作图、 时间的计算， 出一个接近值 ， 长 得 效率不高 ， 工 作量 大 。 由于水 电站 的装 机 台数 决 定 了水 轮机 蜗壳 的单一性， 无法进行批量生产， 这就使得蜗壳的展 开 放样 工 作 每做 一 个 电站 设 计 就 必须 重 新 做 图 ， 每 对 个 分 段件 做展 开 计算 所 消 耗 的时 间 、精 力等 非 常
水压， 常采用钢板焊接结构或铸钢结构 的金属蜗壳。 金属蜗壳的展开计算通常采用 ：变径异形锥管展开
法 、斜切圆锥管展开法和逼近三角形替换法等 ３ 种 方 法 。笔者根据 工作经 验， 中小型 的水 轮机蜗 壳计 在 算 中， 用 了一 种近 似双 梯 形展 开 法 ， 快捷 地 进 行 采 能 蜗壳 的展开、 重量计算， 采用 Ｅ ｃｌ ｘｅ辅助计算 ， 大大地 缩短了工作时间， 取得了令人满意的效果。
摘
要 ： 绍 了另一种 水轮机金 属蜗壳重量计算方法。 介 通过对三维 图形的分析， 采用类似放样展 开法， 计算蜗壳分段
件几何 面积， 而得 出蜗 壳各段 重量值 。 从
关键词 ： 水轮 机蜗壳 ； 壳重量 ； 蜗 计算方法 中图分类号 ：Ｋ ３ ． Ｔ ７ ０２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ １ ４ ８ ２ １ ０ － ０ ９ ０ １０ — ０ Ｘ（０ ２）２ ０ ５ － ４
５ ９
红水河２ １ 年第 ２ ０２ 期
缺扇形由于蜗壳两断面间的差距微小 ， 造成做 图 时所 谓 的锥 体 顶 点将 非 常难 以找 到 。所 以 此方 法 在
实 际工作 中， 不 能很 好地 做 为蜗 壳 展 开 的计 算 。 并
图 ２ 以蜗壳第一断面外径 风一座环半径 Ｒ 是
做 为圆锥 形 的底， 别作 圆锥 的主视 图 和俯视 图。 分 在
俯视图中将底面圆周等分成若干分后， 进行投影做
出展 开 图。
法， 人工放样采用比较近似的几何作 图法， 最终作出的 平面展开图尺寸误差较大。 对于无法大批量生产的水 轮 机蜗 壳 来说 ， 生 产一 种新 产 品水轮 机 蜗壳 ， 要 每 就
由图 ２可 以看 出 。斜 切 圆锥 管展 开法 所得 到 的
展开图形是一个很难用手 工直接计算得出数据的残
收稿 日期 ：０ １ ｏ — ７： 回 日期 ：０ １ １— ２ ２１—９ｏ 修 ２ １ － ２ ２
作者简介 ： ￣（ ８－． 广西南宁人。 张 １ ｏ） ９ 男。 助理工程师。 主要从事水轮机选型设计工作，－ ａ：ｈｎｂ ｏ １２０ ６． ｍ。 Ｅ ｍ ｉ ｚ ｇｉ ９１２￣１３ ｏ ｌ ａ ａ ｃ
为若干等分， 然后一上一下依次连接各等分 点， 到 得 直 线 Ｊ 、Ｂ Ｂ 、Ｃ ｆ ； 后 分 别 用 每 条 直 线 和 ４ ａ 、 ｂ Ｊ …Ｌ、 之 ａ ｂ
下 部 圆心 确 定 的平 面分 割 面，得 到 ２ ４个 三 角 曲 面
元； 同时也 得 到 与之相 对 应 的 ２ ４个 平 面三 角形 。这
一
图 ２ 斜切 圆锥管展开 图
大。 同样是近似的展开图形， 能不能找到一种既简单 快速又能重复使用于实际工作 的计算方法， 这是笔 者研 究 的方 向。
２３ 逼 近三 角形 替 换法 ．
如 图 ３所 示 ， 中斜 锥 台上 下 均 为 圆 ， 直 径 不 图 但
３ 近似双梯形展 开法 的三维展 开分析