水电站及水轮发电机讲义ppt课件.ppt

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1、《水电站》第一篇水力机械水轮机+发电机：水轮发电机组功能：发电水泵+电动机：水泵抽水机组功能：输水水泵+水轮机：抽水蓄能机组。功能：抽水蓄能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，是水电站动力设备之一。第一章水轮机概述水轮发电机组装置原理图第一节水轮机的工作参数定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。由水能出力公式:N=9.81ηQH可知，基本参数包括：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，工作力矩M、机组转速n。水轮机的工作参数一、水头(head)1.毛水头(n

2、ominalproductivehead)HM=EU-ED=ZU-ZD2.反击式水轮机的工作水头毛水头-水头损失=净水头HG=EA-EB=HM-hI-A3.冲击式水轮机的水头HG=ZU-ZZ-hI-A其中ZU和ZZ分别为上游和水轮机喷嘴处的水头。4.特征水头(characteristichead)表示水轮机的运行范围和运行工况。最大工作水头：Hmax=Z正-Z下min-hI-A最小工作水头：Hmin=Z死-Z下max-hI-A设计水头(计算水头)Hr：水轮机发额定出力时的最小水头。平均水头：Hav=Z上av-Z下av二、

3、流量(m3/s)(flowquantity)单位时间内通过水轮机的水量Q。Q随H、N的变化：H、N一定时，Q也一定；当H=Hr、N=N额时，Q为最大。在Hr、nr、Nr运行时——Qr(设计流量)三、出力与效率(outputandefficiency)1.出力(水轮机的输出功率)N：指水轮机轴传给发电机轴的功率。水轮机的输入功率(水流传给水轮机的能量)为：水轮机的输出功率：2.效率：η=N/Nw，一般η=80%~95%四、工作力矩和转速水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达M——主轴力矩;ω——水轮机旋转角速度，n——转

4、速，n=3000/pp——发电机磁极对额定转速n：正常情况下机组的转速保持为固定转速，该转速称为额定转速，并与发电机的同步转速相等。第二节水轮机的主要类型及其构造一、主要类型(一)、反击式水轮机(reactionwaterturbine)定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机特征：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，水流充满转轮室。反击式水轮机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

5、每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。适用范围：H=30-450m,最高水头已接近700米，单机容量：几万kW-几十万kW特点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。是世界上单机容量最大的机组。混流式水轮机2.轴流式：特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较小，适用于水头变化不大的小型

6、电站。轴流转浆式：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)。适用于大型水电站。轴流式水轮机轴流转浆式水轮机转轮3.斜流式：水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。4.贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳，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。贯流式机组分类全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其密封困难，现在较少使用。半贯流式：灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。轴伸式

7、贯流机组：发电机安装在外面，水轮机轴伸出到尾水管外面。竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内。灯泡式水轮机组轴伸式贯流机组竖井贯流式水轮机(二)、冲击式水轮机(Inpulsewatertubine)定义：利用水流的动能来做功的水轮机特征：由喷管和转轮组成。水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。不适宜调峰运行。适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高接近2000m。冲击式水轮机运行中单喷嘴运行中水斗:特点是由喷

8、嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。目前，水斗式水轮机是冲击式水轮机中应用最广泛的一种机型。斜击式：由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。斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型电站。水斗式水轮机转轮轮叶轮盘斜击式水轮机转轮双击式水轮机转轮水轮机的类型1、反击式水轮机的主