水轮机选型毕业设计及solidworks建立转轮模型

毕业设计水轮机选型毕业设计及solidworks建立转轮模型任务书设计原始资料一、电站地理位置：位于华北地区。

电站所在地海拔高程约800 m 。

二、枢纽任务：发电为主。

三、总装机容量：P总=2500MW 保证出力：500MW四、水轮机工作水头最大水头Hmax=100m 平均水头Hav=90m设计水头Hr=94m 最小水头Hmin80.0任务与要求一．水轮机部分⒈水轮机型号选择。

⒉应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。

⒊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。

⒋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：⑴水轮机飞逸转速；⑵轴向力；⑶导叶高程，导叶最大及最优开度；⑷蜗壳水力计算及单线图；⑸尾水管型式选择及单线图和主要剖面图的绘制；⑹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；对发电机的型号进行选择；三、进行蜗壳，尾水管的水力计算；四、利用Solidworks建立转轮的几何模型。

五、计算书和说明书⒈分别编写设计计算书和设计说明书各一分。

⒉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标明依据。

⒊说明书要论证充分正确，结论清楚。

书写字迹工整。

，⒋图纸要符合标准，要求选择一张用计算机绘制。

⒌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，电机型号的选择，及利用Solidworks建立几何模型。

水轮机选型设计部分：依据原始资料初步确定机组的台数和机型，从而形成了四种设计方案，然后对四种方案的技术参数进行计算和比较，精选出两种方案作为备选方案；同过绘制两个方案的综合运转特性曲线和等吸出高度线，进行比较后确定一个方案作为设计的最终方案，然后，算出所确定方案的蜗壳和尾水管参数。

第三部分是确定电站发电机的型号，经过第一部分的数据计算发电机各个参数，由所计算的参数进行选型。

第四部分是利用Solidworks建立几何模型。

关键词：水轮机，蜗壳，尾水管，发电机，Solidworks,几何模型。

ABSTRACTThis design emphatically expounds the model selection of hydraulic turbine generator auxiliary equipment，and use Solid works to establish the geometric models of the runner. Selection and design of turbine parts ：the original basis for the initial units to determine the number and type of Taiwan, thus the four designs, and then the four programs of technical parameters were calculated and compared. namely, the two programs as options; Drawing off with two programs integrated operating characteristic curve and such a high level of absorption lines, After comparing a program to determine the final design of the program, and then calculated by determining program scroll and a scroll parameters.The third part is to determine the generator system.Calculation of various equipment and choose the generator. The fourth part is use Solid works to establish the geometric models of the runner.Keywords: turbine, scroll, draft tube, generator, the geometric mode目录任务书 (1)摘要 (3)ABSTRACT (4)第一章绪论 (7)1.1 水轮机 (7)1.2 发电机 (7)1.3 Solidworks (8)第二章水轮机选型 (10)2.1概述 (10)2.2水轮机型号及装机台数的选择 (10)2.2.1水轮机型号的选择 (10)2.2.2水轮机装机台数的选择 (10)2.2.3初选方案的拟定 (11)2.3 各初选方案原型水轮机参数的计算 (11)2.3.1 方案一各技术参数的计算 (11)2.3.2 方案二各技术参数的计算 (14)2.3.3 方案三各技术参数的计算 (16)2.3.4 方案四各技术参数的计算 (19)2.3.5 各方案技术参数列表 (22)2.4精选方案的确定及其参数的计算 (22)2.4.1 精选方案的确定： (22)2.4.2 精选方案综合特性曲线的绘制 (22)2.4.3 投资估算 (30)2.5 蜗壳的水力计算 (33)2.5.1 蜗壳形式的确定 (33)2.5.2 金属蜗壳设计 (33)2.6尾水管的水力设计 (38)2.6.1尾水管型式的选择 (38)2.6.2 尾水管各部分尺寸的计算 (38)2.6.3 尾水管单线图 (39)第三章发电机的型号选择 (40)3.1 发电机的计算参数 (40)3.2选择发电机的型式及冷却方式 (40)3.3发电机的主要尺寸 (40)3.4发电机外形尺寸计算 (41)3.4.1平面尺寸计算 (41)3.4.2轴向尺寸计算 (42)3.5发电机重量估算 (43)3.6发电机计算结果 (43)第四章利用solidworks建立转轮模型 (45)4.1 solidworks介绍 (45)4.2 利用solidworks建立风扇零件模型 (46)4.2.1风扇下盖的建立 (46)4.2.2 风扇上盖的建立 (48)4.2.3 风扇叶片的建立 (48)4.2.4 利用solidworks建立风扇装配体模型 (49)4.3 利用solidworks建立水轮机轴流式转轮模型 (50)4.3.1转轮叶片的建立 (50)4.3.2 泄水锥的建立 (51)4.3.3 利用solidworks建立轴流式转轮装配体模型 (51)结论 (52)参考文献 (53)致谢 (54)第一章绪论1.1 水轮机水轮机是一种把河流中蕴藏的能量转换为旋转机械能的原动机。

水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机将旋转机械能转换成电能。

水轮机是将水能转换为机械能的机械，它的基本部件即对量的转换有直接的影响的过流部件，是绝大多数水轮机普遍具有的部件。

近代水轮机一般都具有四个基本过流部分，它们分别为：引导并集中水流流入转轮的饮水部分称为引水部件；使流入转轮的水具有所需的速度和大小的导向部分称为导水部件；把引入水流的水能转换为转动机械能的能量转换部分称为工作部件（转轮）；将转轮流出的水引向下游并利用其余能的泄水部分称为泄水部分。

对不同类型的水轮机，上述四个重要部件在形式上都具有各自的特点。

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。

冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。

斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型机组。

反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。

在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。

在反击式水轮机中，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。

反击式水轮机都设有尾水管，其作用是：回收转轮出口处水流的动能；把水流排向下游；当转轮的安装位置高于下游水位时，将此位能转化为压力能予以回收。

对于低水头大流量的水轮机，转轮的出口动能相对较大，尾水管的回收性能对水轮机的效率有显著影响。

1.2 发电机水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。

水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。

是水电站生产电能的主要动力设备。

水轮发电机由水轮机驱动。

它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，除一般发电外，特别宜于作为调峰机组和事故备用机组。

水轮发电机组的最大容量已达80万千瓦。

水轮发电机按轴线位置可分为立式与卧式两类。

大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于小型机组和贯流式机组。

立式水轮发电机按导轴承支持方式又分为悬式和伞式两种。

伞式水轮发电机按导轴承位于上下机架的不同位置又分为普通伞式、半伞式和全伞式。

悬式水轮发电机的稳定性比伞式好，推力轴承小，损耗小，安装维护方便，但钢材耗量多。

伞式机组总高度低，可降低水电站厂房高度。

卧式水轮发电机一般用于转速大于375r/min的情况，以及一些小容量电站水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要部件组成。

定子主要由机座、铁芯和绕组等部件组成。

定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件可做成整体和分瓣结构。

水轮发电机冷却方式一般采用密闭循环空气冷却。

特大容量机组倾向于以水作为冷却介质，直接冷却定子。

如同时冷却定子和转子则为双水内冷水轮发电机组。

水轮发电机如今的发展趋势主要为提高水轮发电机的单机容量向巨型机组发展，为了提高其可靠性和耐久性，在结构上采用不少新技术。

随着发电电动机容量增大转速增高，机组的推力负荷及起动转矩也在增加。

用了磁推力轴承后，推力负荷由于加上了与重力反方向的磁吸引力，从而减少了推力轴承的荷载,减小了轴面阻力损失,降低了轴承温度和提高了机组效率，起动阻力矩也减小。

1.3 SolidworksSolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。