第一章_水轮机类型构造.ppt

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1、水轮机是将水流的能量转换为旋转的机械能的动力设备，它用来带动发电机工作，产生电能。水轮机和发电机连在一起称为水轮发电机组水轮机按能量转换特征分为两类，即反击式和冲击式。而每一类水轮机又根据转轮区内水流的特征和转轮的结构特征又分为多种形式。第一章水轮机的类型、构造及工作原理设在T时段内有W的水体从1-1断面流过2-2断面，因此，水体W所具有的能量为：H和Q称为水能两个基本要素。第一节水轮机的工作参数一、水轮机出力式中：.H1-2：为1-2断面水面降落的垂直高度(通常称为落差或水头)单位为（m)。.γ：为水的容重。γ=1000kg/m3。.Q：为单位时间里通

2、过1-1断面的流量,单位为(m3/s)。.：W水体所具有的作功能力。单位（kg.m/s）又工程上常用“千瓦”或“马力”来表示：1千瓦=102kg.m/s。（kg.m/s）（千瓦）水流给予水轮机的功率水轮机作的有效功率水轮机输出功率（出力）（η为水轮机的效率）水轮机的水头，也称工作水头，即水轮机工作的净水头。定义：单位重量水体通过水轮机进出口断面的能量差值。二、水头为了推求和，以下游水位为基准面，列上游引水道进口与水轮机进口断面、水轮机出口与下游尾水渠断面的能量方程，并忽略上游进口断面和下游尾水渠断面的流速水头的差值，并忽略B-D处的水头损失，由此可以得到：

3、则水轮机工作水头H为：为水电站上下游水位差，称为水电站毛水头为水电站引水系统水头损失H为净水头即水轮机工作水头水轮机的工作水头是随上下游水位变化而变化的，为此常选用几个特征水头来表示水轮机的运行工况和运行范围，这些特征水头由水能计算确定。（1）最大水头Hmax;（2）最小水头Hmin;（3）加权平均水头Hav;（4）设计水头Hr;水轮机的流量是水流在单位时间内通过水轮机的体积，通常用Q表示，其单位为m3/s，水轮机的引用流量主要随着水轮机的工作水头和出力的变化而变化。在设计水头下水轮机以额定出力工作时其过水流量最大。三、流量Q对于大中型水轮发电机组，水轮机

4、与发电机是同轴运行的，所以它们的转速相同，并需要满足同步转速的要求。即其中：f-电流频率，我国电网f=50Hzp-发电机的磁极对数。则：磁极对数p3456789.....同步转速n1000750600500428.6375333.3.....(r/min)四、转速n水轮机的输出功率与输入功率比值称为效率，用表示。水力效率:容积效率:机械效率：水轮机效率还可表示为：水轮机出力还可以用水轮机主轴转动力矩与角速度的乘积来表示，即：五、效率根据水流能量转换特征分：反击式冲击式单位重量水体在转轮进、出口的能量之差：改写此式：第二节水轮机的主要类型水流势能水流动能水轮

5、机利用的能量为水流势能和水流动能的总和若Ep=0，Ec=1，这种利用水流动能的水轮机称为反击式水轮机。若0＜Ep<1，Ep＋Ev=1，这种同时利用水流动能和势能的水轮机称为冲击式水轮机。该图为反击式水轮机中的混流式水轮机该图为冲击式水轮机中的水斗式水轮机根据水流进出转轮的方向和转轮的结构特征分：反击式混流式轴流式斜流式贯流式轴流定桨式轴流转桨式冲击式水斗式（切击式）斜击式双击式混流、轴流、斜流、贯流式机组示意图反击式水轮机通常由四（五）大部分组成,即蜗壳、（座环）、导水机构、转轮和尾水管。这四大部分对于不同类型的水轮机各不完全相同，有着自身的特点。第三节水

6、轮机的基本构造一、混流式水轮机的基本构造蜗壳的作用主要是：使水流以较小的水力损失均匀对称地流入转轮,座环加强蜗壳的刚度并传力1、蜗壳导叶的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机的流量，以改变水轮机的出力，并引导水流按一定的方向进入转轮，形成一定的速度矩包括的部件有：推拉杆、控制环拐臂连杆、导叶等导叶与导叶间的距离称为开度，由调速器控制导叶开度。2、导水及调节流量部件转轮是直接将水能转换为旋转的机械能的过流部件，它对水轮机的性能、结构、尺寸等起着决定性的作用，是水轮机的核心部分3、转轮中高比转速混流式水轮机转轮混流式水轮机的转轮主要由轮叶、上冠、下环和泄水锥

7、组成。上冠的外形与圆台体相似，在其下端固定着泄水锥，用于引导水流顺利地形成轴向流动，以消除顺利漩涡。轮叶的上端与上冠相固定，下端与下环相固定。三者连成一个整体，叶片呈扭曲状，其断面为翼形，叶片数目通常是10～20片，均匀分布在上冠与下环之间。低比转速混流式水轮机转轮轴流式水轮机转轮轴流式水轮机的转轮是由轮毂。轮叶和泄水锥三部分组成。在轮毂四周按悬臂方式安装轮叶，轮叶是扭曲面。边缘薄，根部厚，外形类似螺旋桨。轮叶数目按工作水头大小而定，工作水头较低，轮叶数较少；反之，较多。一般为3～8片。尾水管除了引导转轮流出的水流泄入下游外，其主要的作用是回收位能和动能，

8、它对水轮机效率影响很大，特别是对于低水头的情况。这部分内容后面详细