水力机械现代设计方法第六章水力机械的选型课件.ppt

1、HSJ第六章 叶片式流体机械的选型第一节 流体机械产品的标准化与系列化一个矛盾用户：性能参数的多样性价格低、质量可靠维修方便制造商：满足多样要求：单件或小批量生产，价格、质量、维修难以保证满足价格、质量、维修要求：大批量生产，参数难以满足不同用户要求解决办法：三化（标准化、系列化、通用化）HSJ流体机械的系列型谱主要考虑因素：流动特性和结构（强度、材料）型谱的主要内容：1）模型的数量模型、“系列”和“型式”2）叶轮的标准直径“品种”确定品种数量的依据：效率降低值HSJ第二节 中、小型水轮机的系列型谱一、水轮机型号的编制方法水轮机型式转轮型号（比转速）水轮机型式转轮型号（比转速）主轴布置型式引水

2、主轴布置型式引水室的特征室的特征转轮直径转轮直径水轮机型式代表符号水轮机型式代表符号水轮机型式代表符号混流式水轮机HL切击（水斗）式水轮机CJ轴流转浆水轮机ZZ斜击式水轮机XJ轴流定浆式水轮机ZD双击式水轮机SJ斜流式水轮机XL可逆混流式水泵水轮机HLN贯流转浆式水轮机GZ可逆轴流转浆式水泵水轮机ZZN贯流定浆式水轮机GD可逆斜流式水泵水轮机XLNHSJ主轴布置型式和引水室特征代表符号 冲击式水轮机直径表示：标称直径：名 称 代表符号 名 称 代表符号 立 轴 L 明 槽 M 卧 轴 W 明 槽 有 压 MY 金属蜗壳 J 罐 式 G 混凝土蜗壳 H 虹吸式 X 灯泡式 P 轴伸式 Z 竖 井

3、 式 S 直径射流数射流直径型号示例：HL220LJ5502CJ30W120210HSJ二、中小型轴流式、混流式水轮机转轮的系列型谱表 6-3 轴流式入谱转轮主要参数 最 优 工 况 限 制 工 况 备注 推荐使用水头 m 转轮 型号 模型转轮直径 Dm mm 导叶相对高度 b0 轮毂比 dh 叶片数 单位转速 n11 rs 单位流量 Q11 m3s 效率 比转速 nS m?kW 单位流量 Q11 m3s 效率 空化系数 m 615 ZZ560a 460 0.4 0.330.38 4 140 1.06 89.0 569 2.0 84.2 0.83 暂用 1222 ZZ560 460 0.4 0

4、.350.40 4 140 1.08 88.3 554 1.9 84.0 0.71 表6-5 混流式入谱转轮主要参数 HSJ最 优 工 况 限 制 工 况 备注 推荐使用水头 m 转轮型号 模型转轮直径 Dm mm 导叶相对高度 b0 单位转速 n11 rs 单位流量 Q11 m3s 效率 比转速 nS m?kW 单位流量 Q11 m3s 效率 空化系数 m 2045 HL240 460 0.365 72 1.10 91.0 240 1.24 90.4 0.2 暂用 3560 HL260A244 350 0.315 80 1.08 91.7 263 1.275 86.5 0.15 230320

5、 HL90D54 400 0.12 62 0.203 91.7 94 0.266 87.8 0.033 暂用 300400 HL90D54 400 0.12 62 0.203 91.7 94 0.266 87.8 0.033 标准直径系列HSJ三、中小型轴流式、混流式水轮机产品系列型谱HSJ第三节 水轮机的选型计算一、原始资料，选型任务及原则（一）水轮机选型的原始资料 1）水电站的水头和流量：Hmax、Hmin：运行范围内的最大与最小水头；设计水头Hd：最高效率点的净水头；额定水头Hr：能发出额定功率的最小净水头；加权平均水头Hw，加权平均值；最大流量qVmax：流经电站的流量的最大值；额定流

6、量qVr：额定水头、转速，功率时的流量。HSJ2）上下游水位标高（海拔高程）。3）水电站的装机容量，机组台数，及初步选择的水轮机转轮型号、参数、直径和转速。4）调节保证要求值。5）水电站的水质资料，如河流含砂量及砂粒大小等。6）水轮机输水管道尺寸及布置情况。7）水电站允许的最大挖深值。8）运输及安装条件。原始资料，选型任务及原则HSJ系统的负荷分配9）水电站的运行情况，如水电站在电力系统中担任峰荷或基荷的情况，是否要作调相机运行等。HSJ（二）选型计算的任务1）水轮机的类型和转轮型号。2）水轮机的结构型式。3）保证发出额定功率的转轮直径。4）水轮机的额定转速和飞逸转速。5）所有运行水头和功率下

7、水轮机的效率和吸出高度值，即绘出水轮机的运转特性曲线。6）轴向推力及叶片力矩的计算。7）调节保证计算。8）辅助设备的选择。HSJ（三）选型的一般原则电站的水轮机选型是复杂的系统工程，对工程的综合效益有重大影响主要的技术经济因素：工程的综合利用：发电、航运、防洪、灌溉、养殖、旅游机组：效率、空化、稳定性、尺寸、价格土建：工程造价、施工难度、工期制造：设计、毛坯、加工运输：安装：水力角度：HSJmax，av；NPSH；D；n；成本；比速系数：在保证安全的条件下 nSHnKSHSJ二、用系列型谱使用范围图和系列使用范围图选型HSJZZ500系列使用范围图900SShHHSJ三、根据综合特性曲线进行选

8、型计算1、选择水轮机的系列（水头段）2、转轮直径：参数：P：单机额定功率（考虑电机效率）Q11：混流式5%功率限制线 or HS 轴流式HS or 效率231181.9HQPD（最小尺寸原则）混流式水轮机选型时单位流量的确定HSJZZ式水轮机选型时单位流量的确定HSJ转速计算HSJ：先近似取值，然后修正H额定水头Hr（！）化整为标准直径（通常向大方向）允许采用非标准直径的情况：大机组 or 高转速3、转速注意：最优单位转速 和 加权平均水头DHnnw110发电机同步转速（！）:pn3000检查正确性HSJHmaxHminHSJ7、允许吸出高度HS的计算8、飞逸转速计算单位飞逸转速HDnnRR1

9、1飞逸系数11011nnKRR混流式的飞逸特性HSJ混流及轴流定桨式的最大飞逸转速DHnnRmaxmax11max转桨式的飞逸特性HSJ转桨式的最大飞逸转速HSJ9、轴向水推力及叶片水力矩的计算离心式轴向水推力的产生HSJ减压孔与减压板HSJ轴向水推力的估算作用于轴流式叶片的力单位轴向力max24HDKFh111zuFFFHDFFhh211HSJ抬机事故轴向力特性防止措施分段关闭HSJ10、水轮机重量估算四、水轮机运转特性曲线的绘制HSJ1、工作特性曲线f（P）的绘制选定若干水头（包括Hmax、Hmin、Hr、Hw）HSJ转向点HSJ3、功率限制线的绘制发电机功率限制水轮机功率限制定桨式、转桨

10、式HSJ转桨式的功率限制HSJ4、等吸出高度线的绘制辅助曲线HSf（P）HSJ辅助曲线 Pf（Q11）HSJ运转特性曲线汇总HSJ检查直径与转速的合理性HnDn11HDqQV211211nnDH2/3211HDgQP HSJ第四节 叶片泵的系列型谱与选型计算一、离心叶轮的切割（一）切割定律（经验公式经验公式）（二）切割抛物线及其应用2222AADDqqVV222bb22tgtgDDHH22DDqqVV222DDHH322DDPP2VKqH HHDqqDDVV 222AAHSJ切割叶轮的出口速度三角形：讨论条件：A2，2不变u2w2c2u2D2如果有cm2 D2，则三角形相似此时有H D22，q

11、V D2切割定理对应工况HSJ（三）最大允许切割量和切割高效区允许切割量 与nS 的关系切割高效区HSJ二、叶片泵的系列型谱泵产品的特点：用途广泛、要求各异、批量大型谱的特点：综合划分水力、结构、用途（一）农用水泵的分类方法1、大类排灌机械2、小类：混合划分 离心泵、混流泵、轴流泵、井用泵、地表潜水泵、喷灌机械、水轮泵、手动泵、特种泵3、系列：结构型式、用途、材料相同，部件通用，参数按规律分布4、品种规格：按基本参数划分，不同系列参数不同。品种还可分规格HSJ机械产品大大 类类小小 类类离 心 泵混 流 泵轴 流 泵井 用 泵排灌机械系系 列列单 级 离 心 泵多 级 离 心 泵单 级 双 吸

12、 泵自 吸 离 心 泵品品 种种型型 号号IB5032125规规 格格IB5032125AIB5032160HSJ（三）叶片泵的系列型谱其他产品系列 泵的“系列”概念：更强调结构、材料、零部件的通用化程度；不再以比转速作为划分系列的依据。系列：结构形式、用途、材料相同，除过流部件外，其它零部件通用程度高，基本参数按一定规律分布的产品。同一系列中，可由若干比转速按一定规律变化的水力模型换算构成系列中的全部产品。不同的系列中，则可能有相同的水力模型HSJ泵的系列型谱图HSJ二 叶片泵的选型计算（一）原始资料及选型原则任务的分类：专用与通用产品1、泵选型的原始资料排灌泵站：1）系统的扬程和流量Hma

13、x、Hd、Hmin、Hav、qVmax、qVmin、qVd2）系统的总容量（功率）3）输送介质资料，例如水中含砂量及砂粒大小等4）管道尺寸及布置情况5）系统的运行情况HSJ2.泵选型的原则1）满足流量及扬程要求2）效率高，同时不发生空蚀和动力超载的现象3）机电设备和土建投资少4）便于操作维修，运行和管理费用小5）尽量选用标准化、系列化的产品和相同型号的泵（二）叶片泵选型的计算1、用系列型谱图或产品特性曲线进行选型（现有产品）注意事项：专用与通用系列台数：多方案比较各扬程时的实际流量考虑管网特性以后：平均扬程对应于泵的高效范围设计扬程保证提供设计流量最大最小扬程时能安全运行HSJ泵的运转特性曲线补充说明：使用扬程范围问题离心、混流与轴流的选用台数问题多级泵站的协调HSJ2、根据水力模型性能参数进行选型计算（新产品）1、选定水力模型1、确定转速2、计算比转速3、选择模型4、计算直径HHKmHVmVqqqK 2、qHmKKDD DDKnnmHm3、4、计算各扬程下的qV、HS、P、5、不同方案的比较分析6、配套功率的确定