水轮发电机基本知识

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1、水轮发电机基本知识水轮发电机基本知识水轮发电机基本知识水轮发电机基本知识　　水轮发电机工作原理　　水轮机是一种将水的势能转换成机槭能的机器。以这种机器驱动发电机，便可使水能变为电能这就是水轮发电机组。　　现代水轮机，按水流作用原理和结构特点可分为两类，一类是仅利用水流动能的称为冲击式水轮机，另一类同时利用水流动能和势能的称为反击式水轮机。　　一、反击式水轮机　　反击式水轮机动作过程：从上游水库引来的水，先流至引水室（蜗壳），然后经导向叶和弯曲形通道流入转轮叶片，水流对叶片产生反作用力，使叶轮转动，此时将水能转换成机槭能，流出

2、转轮的水经尾水管排向下游。反击式水轮机主要有混流式、斜流式、轴流式，其主要区别在于转轮结构形式各有不同。　　（1）混流式转轮一般由12～20个流线型的扭曲叶片和轮冠、下环等主要部件组成，水流从辐向流入，轴向流出，这种水轮机的适用水头范围较广，体积较小，造价较低，广泛用于高水头。　　轴流式又分螺浆式和转浆式，前者的叶片固定不动，后者的叶片可以转动。轴流式转轮一般由3～8个叶片，转轮体、泄水锥等主要部件组成。这种水轮机的过水能力较混流式为大。对于转浆式水轮机。由于叶片可随负荷改变其位置，因而在负荷变化很大的范围内，均具有较高的效

3、率。这种水轮机的抗气蚀性能与机槭强度均比混流式差，结构也较复杂，一般适用于10～80米的低、中水头范围。　　（2）引水室的作用是使水流均匀地流入导水机构，减少导水机构的能量损失，以提高水轮机效率。大中型水轮机水头在50米以上的，常采用圆形断面金属蜗壳。　　（3）导水机构，一般均匀布置于转轮外围，具有一定数量的流线型导叶片及其转动机构等组成其作用在于引导水流均匀地流入转轮，并通过调节导叶开度，来改变水轮机的过流量以适应发电机负荷调整变化的要求，全部关闭时也可起到封水的作用。　　（4）尾水管：由于转轮出口的水流还有部分剩余能量未

4、被利用，尾水管的作用就是回收这部分能量并将水排至下游。小型水轮机一般采用直锥型尾水管，效率高，但大中型水轮机由于尾水管不可能挖的很深，因此均采用肘弯型尾水管。另外对于反击式水轮机分类中还有贯流式水轮机、斜流式水轮机、可逆式水泵水轮机等。　　二、冲击式水轮机　　这种水轮机利用高速水流的冲击力使水轮机转动，较常见的为水斗式。水斗式水轮机一般用于300米以上的高水头水电厂。其工作部件主要有导水管、喷嘴和喷针、水轮及蜗壳等，在水轮的外缘装有许多坚固的勺型水斗。这种水轮机在负荷变化时其效率变化较小，但过水能力受喷嘴所限，远比辐向轴流式

5、小。为了提高过水能力，增大单机出力和提高效率，大型水斗式水轮机已由横轴改为竖轴，由单喷嘴发展到多喷嘴。　　三、反击式水轮机结构简介　　埋入部分　　埋入部分包括蜗壳、座环、尾水管等都埋设于混凝土基础中。是机组的引水及过流部件一部分。　　蜗壳　　蜗壳分混凝土蜗壳和金属蜗壳，水头在40米以内的机组多采用混凝土蜗壳。对于水头大于40米的水轮机由于强度的需要，一般采用金属蜗壳。金属蜗壳具有强度高、加工方便、土建施工简单以及便于和电站引水压力钢管连接等优点。　　金属蜗壳有焊接和铸造两种。对水头在40～200米左右的大中型反击式水轮机，多

6、采用钢板焊接蜗壳，为了焊接方便，常将蜗壳分成若干个锥形环节，每个环节断面为圆形，蜗壳尾部环节因断面变小，为和座环焊接，改成椭圆形。每个锥形环节由卷板机滚压成形。　　在小型混流式水轮机中，多使用整体铸造的铸铁蜗壳。对高水头大容量水轮机，通常采用铸钢蜗壳，将蜗壳和座环铸为一体。蜗壳内部较低处，均设有排水阀，以便检修时排出积水。　　座环　　座环是反击式水轮机的基础部件，除了承受水压力作用外，还承受整个机组和机组段混凝土重量，因此要求有足够的强度和刚度。座环的基本机构由上环、下环和固定导叶组成。固定导叶是支撑座环，传递轴向载荷的支柱

7、，又是过流面，同时在水轮机的主要部件的装配中，它又是一个主要的基准件，是较早安装的零部件之一。所以必须有足够的强度和刚度，同时应有良好的水力性能。　　座环既是承重部件，又是过流部件，所以过流面具有流线型外形，以保证水力损失较小。　　座环一般有三种结构形式：单个支柱形、半整体形、整体形。对于混流式水轮机通常采用整体结构的座环。　　尾水管及基础环　　尾水管是水轮机的过流通道的一部分，有直锥形和弯曲形两种。大中型水轮机中一般采用弯曲形尾水管。基础环是混流式水轮机中座环与尾水管进口段相连接的基础部件，埋设于混凝土内。转轮的下环在其内

8、转动。　　导水机构结构　　水轮机导水机构的作用，主要是形成和改变进入转轮水流的环量，采用转动式的性能良好的多导叶控制，保证水流以很小的能量损失，在不同的流量下沿圆周均匀进入转轮。保证水轮机具有良好的水力特性，调节流量，以改变机组出力，正常与事故停机时，封住水流，停止机组转动。大、中型导水机