水轮机选型设计及振动分析

一、 电站地理位置：位于华北地区。电站所在地海拔高程约930 m 。 二、 任务书 设计原始资料 河北工程大学毕业设计(论文)

枢纽任务：发电为主。

最大水头Hmax=150m 平均水头Hav=130m 设计水头Hr=120m 最小水头三、 总装机容量：P总=3000MW 保证出力：400MW 四、 水轮机工作水头

Hmin=110m

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任务与要求

一、水轮机部分

4.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3.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。 2.应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。 1.水轮机型号选择。

备的投资估算及土建工程比较

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；

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；

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DASP软件对机组的振动特性进行分析。 五、计算书和说明书

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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⒈分别编写设计计算书和设计说明书各一分。

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。

任务目 录

河北工程大学毕业设计(论文) 1

书 ........................................................................................................................................ 1

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设计原始资

料 ..................................................................................................................... 1 任务与要求 ......................................................................................................................... 1 目 录 .......................................................................................................................................... 2 摘

要 ............................................................................................................................................ 4 第一部分 水轮机选型设计及装机初选方案的拟

定 ............................................................ 6 绪论 ............................................................................................................................................ 6 第一节 水轮

机 ...................................................................................................................... 6

第一章 初选方案的拟

定 ................................................................................................... 7

1.1机组型式的确

定 .................................................................................................... 7 1.2机组台数确

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定 ........................................................................................................ 7 1.3初选方案的选

定 .................................................................................................... 7 1.4精选方案的确

定 .................................................................................................... 8

1.4.1 方案Ⅰ的选择计

算 ...................................................................................... 8 1.4.2 方案II的选择计

算 .................................................................................. 10 1.4.3方案III基本参数的确

定 .......................................................................... 12 1.4.4初选方案的分析及精选方案的确

定 ........................................................ 13

第二章 精选方案的比

较 ............................................................................................. 14

2.1 运转综合特性曲线的计算与绘

制 ..................................................................... 14

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2.1.1 等效率曲线的绘

制 ................................................................................... 14 2.1.2等吸出高度线的计算与绘

制 .................................................................... 19 2.2 投资估

算 ............................................................................................................. 21

2.2.1 机电设备计算比

较 ................................................................................... 21 2.2.2 动能经济比

较 ........................................................................................... 23 2.2.3 土建工程比

较 ........................................................................................... 23 2.2.4 最优方案的确定及相关参数的确定 ....................................................... 23 2.2.5 最优方案的其他参数的确

定。 ............................................................... 24

第三章 最优方案的蜗壳和尾水管的设计及其参数计

算 ....................................... 25

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3.1蜗壳的水力计

算 .................................................................................................. 25

3.1.1 蜗壳形式的确

定 ....................................................................................... 25 3.1.2 金属蜗壳设

计 ........................................................................................... 25 3.2尾水管的水力设

计 .............................................................................................. 29

3.2.1尾水管型式的选

择 .................................................................................... 29

河北工程大学毕业设计(论文)

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2

3.2.2 尾水管各部分尺寸的计

算 ....................................................................... 30 3.2.3 尾水管单线图和剖面图的绘

制 ............................................................... 31

第四章 发电机型号的选

择 ............................................................................................. 32

4.1 水轮发电机的主要参

数 ..................................................................................... 32

4.1.1发电机的参数计

算 .................................................................................... 32 4.1.2估算定子铁芯的内径及长

度 .................................................................... 32 4.2发电机外形尺寸估

算 ................................................................................... 33 4.2.1径向尺寸估

算 ............................................................................................ 34 4.2.2轴向尺寸估

算 ............................................................................................ 35 4.3发电机选择结

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果 .................................................................................................. 35

4.3.1发电机计算结

果 ........................................................................................ 35 4.3.2选择发电机的型式及冷却方

式 ................................................................ 36 4.3.3发电机型

号 ................................................................................................ 36

第二部分 水轮机组振动类型与特

征 .................................................................................... 37 绪

论 .......................................................................................................................................... 37

第一章 水轮发电机组振动机理与特

征 ......................................................................... 38

1.1水力振

动 .............................................................................................................. 38 1.2机械振

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动 .............................................................................................................. 41 1.3电磁振

动 .............................................................................................................. 42 第二章 DASP软件简介 .................................................................................................. 44 第三章 时域分析理

论 ..................................................................................................... 45

3.1震动分析概

述 ...................................................................................................... 45 3.2时域分

析 .............................................................................................................. 45 3.3时域分析示例 ...................................................................................................... 46 第四章 消除振动的措

施 ............................................................................................... 48 结

论 ........................................................................................................................................ 50 致

谢 ........................................................................................................................................ 51 参考文

献 .................................................................................................................................. 52

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摘要

本设计着重阐述了水轮机型号的选择，对蜗壳和尾水管的设计过程。第一部

分是通过已知所给水电站的数据，拟定水轮机的初选方案，经过比较，确定两个精选方案，绘制它们的运转综合特性曲线图，并进行机电设备的投资估算及土建工程比较，最后确定最佳方案。然后对最佳方案的蜗壳和尾水管进行计算与绘制，并对水轮发电机进行选择。第二部分是利用DASP软件对机组的振动特性进行分析。

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关键词：水轮机，蜗壳，尾水管，发电机选择，DASP

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Abstract

This design focuses on the selection of turbine type of volute and

tail pipe design process. The first part is the data given by hydropower

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known primaries scheme proposed turbine, by comparison, to determine the selection of the two programs, drawing their integrated operation characteristic curve, and investment estimation and comparison of civil mechanical and electrical equipment, Finally, to determine the best solution. Then the optimal scheme of spiral and tail pipe calculation and rendering. The second part is the use of the vibration characteristics DASP software unit for analysis. Keywords: turbine, volute, tail pipes, generators choice, DASP

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