第一章-水轮机的类型构造及工作原理

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1、第一章水轮机的类型、构造及工作原理第一节水轮机主要类型第二节水轮机工作参数第三节水轮机的基本构造第四节水轮机型号第五节水流在反击式水轮机转轮中的运动第六节水轮机的基本方程式第七节水轮机效率及最优工况主要内容123水轮发电机组的基本概念水轮机的主要类型水轮机的工作参数本节课教学内容及教学要求掌握水轮发电机组的基本概念。掌握各水轮机的基本类型、特点及适用范围；理解反击式、冲击式水轮机的划分原则。理解水轮机五个主要工作参数：水头、流量、转速、出力与效率的定义、表达式及其意义。水力发电的基本原理1、水力发电：利

2、用天然水资源中的水能，输入水轮机，让它带动发电机发电，这种发电方式就称为水力发电。2、水力发电的转换原理在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定的流量将“载能水”输送到水轮机中，使水能→旋转机械能→带动发电机组发电→输电线路→用户。天然水能可利用水能旋转机械能电能建筑物和设备水轮机发电机水能河段水流的出力从这个式子可以看出：水头和流量是构成水能的两个基本要素，它们是水电站动力特性的重要特征。水轮发电机组水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械。水轮机与发电机联接成的整体称

3、为水轮发电机组。水轮发电机组第一节水轮机主要类型一、水轮机定义水轮机是将水能转换成轴的旋转机械能的水力机械。能量转换是借助转轮叶片与水流的相互作用来实现。二、分类按水流能量的转换特征分为反击式和冲击式水轮机。1）反击式水轮机：利用水流的势能和动能做功的水轮机。反击式水轮机按转轮区水流相对于主轴方向的不同分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。2、冲击式水轮机：主要利用水流的动能做功的水轮机。冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式和双击式。一、反击式水轮机(reactionwaterturbi

4、ne)定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机称为反击式水轮机。特征：转轮的叶片为空间扭曲面。流过转轮的水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，积水流充满转轮室。原理：水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产生反作用力，作用与每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。水流在反击式水轮机转轮中的运动混流式水轮机在转轮区内水流径向流入转轮，轴向流出。视频1适用范围：H=20-700m,单机容量：几万kW-几十万kW优点：适用范围广，结构简单

5、，运行稳定，效率高，适用于高水头小流量电站。（能适应很宽的水头范围。是目前应用最广泛的水轮机之一）混流式水轮机水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。视频2轴流式水轮机1)定桨式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。特点：结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定）。适用范围：功率不大，水头变化不大(水头为3-50米)的小型电站。2）转桨式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度）适用范围：水头、流量变化大，特别是出

6、力变化较大的大中型电站。水头为3-80米轴流式水轮机转轮区水流斜向流入，斜向流出。视频3斜流式水轮机斜流式水轮机适用范围：适用于水头变幅大的电站，一般用于40-200m水头范围特点：水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动，运行效率高，强度高，气蚀性好，但制造工艺复杂技术要求高。水头40—80m60—130m120—200m水流特点：转轮区水流轴向流入，轴向流出；结构特点：水轮机主轴装置成水平或倾斜（卧式布置）；不设蜗壳，水流直贯转轮；贯流式水轮机贯流式特点：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗

7、壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。H<20m,小型河床电站。分类:全贯流式：发电机转子安装在转轮外缘。优点：水力损失小，过流量大，结构紧凑。半贯流式：轴伸式、竖井式、灯泡式。冲击式水轮机定义：利用水流的动能来做功的水轮机。工作原理：利用特殊的导水装置，将高压水流变为高速射流，通过射流与转轮的相互作用将水流的动能传递给转轮。水斗式：喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。视频4斜击式：喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮上的水斗。双击式：水流两次冲击转轮。冲击式水轮机类型：(1

8、)水斗式：特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。适用于负荷变化大而水头变幅不大的电站。它是唯一运用于水头在700米以上的水轮机。适用H：100~2000m；使用最广泛（高水头，小流量）(2)斜击式：H：25-300m斜击、双击水轮机构造简单，效率低(3)双击式：H：5-80m。 多用于小型电站。冲击式水轮机水斗式水轮机转轮轮叶轮盘可逆式水轮机可逆式水轮机：又称水泵水轮机、发电电动机。它既可作水轮机运行，又可作水泵运行，主