水轮机课程设计

发布时间:2021-11-18 00:49   来源:未知    
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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3 3. 课程设计的任务3 第一章 水轮机的选型设计4 1.水轮机型号选择4 已知参数4 2. 水轮机基本参数的计算6 一.转轮直径的计算6 二.效率的计算7 三.转速n的计算。7 4. 水轮机设计流量的计算8 5. 几何吸出高度Hs的计算8 6.飞逸转速nR的计算8 7. 转轮轴向水推力Ft的计算9 8. 检验水轮机的工作范围9 第二章 水轮机运转特性曲线的绘制10 1.等效率曲线的计算11 2. 机组出力限制线的计算12 3.等吸出高度线的计算13 第三章 蜗壳设计14 1.蜗壳型式的选择及参数15 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25 第七章 附录26 1. 水轮机的运转综合特性曲线26 2. 蜗壳断面图26 3. 尾水管单线图26 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:220m 最小工作水头:192.1m 设计工作水头: 205m 加权平均工作水头:210.5 m 3. 课程设计的任务 根据给定的电站参数来进行反击式水轮机选型设计: (1)确定机型和装置形式; (2)确定水轮机的功率、转轮直径、同步转速、吸出高度及安装高程,轴向水推力,飞逸转速等参数; (3)绘制水轮机的运转综合特性曲线; (4)确定蜗壳的型式及尺寸,绘制蜗壳单线图; (5)确定尾水管的型式及尺寸,绘制尾水管单线图。 第一章 水轮机的选型设计 1.水轮机型号选择 已知参数 电站总装机容量3000MW,装机台数4台,单机容量750MW 最大工作水头: 220 m 最小工作水头: 192.1m 设计工作水头: 205m 加权平均工作水头: 210.5m 水轮机安装高程: 2241.5m 由所给出的原始数据判断,水轮机的运行水头范围为:192.1-220m,属于中高水头,故可供选择的水轮机形式有混流式水轮机,水斗式水轮机,混流式水轮机有结构紧凑,运行可靠,效率高,能适应很高水头范围等特点,是应用最广泛的水轮机机型,而斜击式使用较少,所以我选择混流式水轮机。对于单机750MW的HL水轮机,为了缩小厂房面积,采用立轴布置形式,水轮机轴与发电机轴直接对接。中高水头的水轮机蜗壳采用金属土蜗壳,尾水管为直锥型尾水管。 按我国水轮机型谱推荐的设计水头与比转速关系,水轮机的为:=-20=117.93 在水轮机型谱中,适合本电站水头段及比转速的转轮的方案有?HL110,?HL120,?HL160以此选定电站设计的三种备用方案。 模型型号 适合水头 最优工况 最优单位转速与功率限制线对应参数 (r/min) (/s) % (/s) % (m*kW) HL110 180-220 61.5 0.313 90.4 0.38 86.8 110 0.055 HL120 180-250 62.5 0.32 90.4 0.38 88.4 113 0.063 HL160 135-200 67.5 0.548 91.6 0.639 89.4 160 0.045 三种转轮型号水轮机经比较,HL160转轮水轮机最优工况下的参数最高,最优单位参数也是最高的,并且空化系数最低,所以我选择HL160转轮型号水轮机。缺点是适合水头范围不足。 2. 水轮机基本参数的计算 一.转轮直径的计算 水轮机额定出力==750000/0.98=765306(kw) 转轮直径===6.73m 指水轮机的单位流量,在可能情况下应取最大。对于混流式水轮机,可以从模型综合曲线的最高效率区相应的出力限制线上选取(水轮机,郑源编,P151),所以我选择=630L/S,对应的模型效率=89.4%,暂取效率修正值=3%,则设计工况原型水轮机效率=+=92.4% 按我国规定的转轮直径系列,计算值介于6.5m到7m间,鉴于此水电站采用是大型机组,D1值可根据电站的具体情况来确定机组转轮直径,D1值取定为6.5m ,经后续计算的验算,可确定一个理想值。 二.效率的计算==1-(1-0.924)×=93.6%=-=0.936-0.924=0.012 限制工况原型水轮机效率为:=0.916+0.012=0.928 三.转速n的计算。==148.68(r/min) 水轮机采用的是直联式水轮发电机组,根据发电机同步转速的计算公式f=np/60,可以计算出(n为发电机同步转速,r/min;f为频率,我国采用50Hz,P为发电机磁极对数)。 当P取20时,同步转速为150r/min。当P取22时,同步转速136.4r/min。 转速计算值介于发电机同步转速150r/min和136.4r/min。之间,需要对两个转速都进行检验。 4. 水轮机设计流量的计算==0.639××=386.5(m3/s) 5. 几何吸出高度Hs的计算 在设计工况下,经过网上查得HL160模型水轮机的空化系数=0.045。由于没有查得HL160转轮水电站空化系数,我参照水轮机郑源07版173页,取得近似数据水电站=0.105,那么吸出高度为:=10-2241.5/900-0.105×205=-14(m) 取=-14m 6.飞逸转速nR的计算 由HL160水轮机模型飞逸特性曲线查得,在最大导叶开度下单位飞逸转速=127r/min,故水轮机的飞逸转速为:=

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