《水轮机知识.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水轮机知识.doc（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、水轮机知识一水轮机的主要类型及适用水头水轮机知识-水轮机的主要类型及适用水头水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。根据转轮转换水流能量 方式的不同，水轮机分成两大类:反击式水轮机和冲击式水轮机。反击式水轮机包 括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机;冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和 双击式水轮机。一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转 轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和 方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。当水流通过水轮机后， 其动能和势能大部分被转换成转轮的
2、旋转机械能。1.混流式水轮机如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。混流 式水轮机应用水头范围较广，约为20, 700m,结构简单，运行稳定且效率高，是应 用最广泛的一种水轮机。图1-4混流式水轮机1主轴;2叶片;3导叶2（轴流式水轮机如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间山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，轴流式水轮机的应用水头约为3,80m。轴流式水轮机在中 低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。根据其转轮叶片在运行中能否转动，乂 可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定 不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏
3、离设计工况运行时效率会第1页共 7页水轮机知识-水轮机的主要类型及适用水头急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度 较小的水电站。轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从 而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。但是，这种水轮机需要有一个操 作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变 化幅度的大中型水电站。图1-5轴流式水轮机1导叶;2叶片;3轮毂3（斜流式水轮机如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。斜流式水 轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。因此，斜流式水轮机具有较宽的高效率 区，适用水
4、头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40,200m。它是在50年代初为 了提高轴流式水轮机适用水头而在轴流转桨式水轮机基础上改进提出的新机型，其 结构形式及性能特征与轴流转桨式水轮机类似，但山于其倾斜桨叶操作机构的结构 特别复杂，加工工艺要求和造价均较高，所以一般只在大中型水电站中使用，II询 这种水轮机应用还不普遍。1蜗壳;2导叶;3转轮叶片;4尾水管 第2页共7页水轮机知识-水轮机的主要类型及适用水头4（贯流式水轮机贯流式水轮机是一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机，它不设引水蜗壳，叶 片可做成固定的和可转动的两种。根据其发电机装置形式的不同，分为全贯流式和 半贯流式两类。全贯流式水轮机（如图
5、1-7）的发电机转子直接安装在转轮叶片的外缘。它的优 点是流道平直、过流量大、效率高。但由于转轮叶片外缘的线速度大、周线长，因 而旋转密封困难。LI前这种机型已很少使用。半贯流式水轮机有轴伸式、竖井式和灯泡式等装置形式，如图1-8.图1-9.图1-10所示，其中轴伸式和竖井式结构简单、维护方便，但效率较低，一般只用 于小型水电站。H前广泛使用的是灯泡贯流式水轮机，其结构紧凑、稳定性好、效 率较高，其发电机布置在被水绕流的钢制灯泡体内，水轮机与发电机可直接联接， 也可通过增速装置联接。图1-7全贯流式水轮机1转轮叶片;2转轮轮缘;3发电机转子轮辎;4发电机定子;5、6支 柱;7轴颈;8轮毂;9锥
6、形插入物;10拉紧杆；11导叶；12推力 轴承；13导轴承第3页共7页水轮机知识一水轮机的主要类型及适用水头I jI r图1-8轴伸贯流式水轮机1转轮；2水轮机主轴;3尾水管;4齿轮转动机构;3发电机图1-9竖井贯流式水轮机图1-10灯泡贯流式水轮机1转轮叶片；2导叶;3发电机定子;4发电机转子;5灯泡体贯流式水轮机的适用水头为1,25m,适用于低水头、大流量的水电站。由于第 4页共7页水轮机知识-一水轮机的主要类型及适用水头其卧轴式布置及流道形式简单，所以土建丄程量少，施工简便，因而在开发平 原地区河道和沿海地区潮汐等水力资源中得到较为广泛的应用。LI前我国自行研制 的最大的灯泡贯流式水轮机
7、转轮直径为5. 5m,单机出力为15Wo二、冲击式水轮机冲击式水轮机的转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机 之前已转变成高速自III射流，该射流冲击转轮的部分轮叶，并在轮叶的约束下发生 流速大小和方向的急剧改变，从而将其动能大部分传递给轮叶，驱动转轮旋转。在 射流冲击轮叶的整个过程中，射流内的压力基本不变，近似为大气压。冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式、斜击式和双击式三种。1（水斗式水轮机水斗式水轮机，亦称切击式水轮机，如图1-11所示。从喷嘴出来的高速自山 射流沿转轮圆周切线方向垂直冲击轮叶。这种水轮机适用于高水头、小流量的水电 站，特别是当水头超过400m
8、时，由于结构强度和气蚀等条件的限制，混流式水轮 机已不太适用，则常采用水斗式水轮机。大型水斗式水轮机的应用水头约为 300, 1700m,小型水斗式水轮机的应用水头约为40,250m。忖前水斗式水轮机的最 高水头已用到1767m（奥地利莱塞克电站），我国天湖水电站的水斗式水轮机设计水 头为 1022.4m。图1-11水斗式水轮机2 （斜击式水轮机如图1-12所示，从喷嘴出来的自山射流沿着与转轮旋转平面成一角度的方 向，从转轮的一侧进入轮叶再从另一侧流岀轮叶。与水斗式相比，其过流量较大, 但效率较低，因此这种水轮机一般多用于中小型水电站，适用水头一般为20, 300mc第5页共7页水轮机知识-水
9、轮机的主要类型及适用水头图1-12斜击式转轮（a）转轮；（b）斜击式转轮进水示意图1管帽;2针阀;3轮叶；3（双击式水轮机如图1-13所示，从喷嘴出来的射流先后两次冲击在转轮叶片上。这种水轮机 结构简单、制作方便，但效率低、转轮叶片强度差，仅适用于单机出力不超过 lOOOkW的小型水电站，其适用水头一般为5, 100m。图1-13带有闸板阀门的双击式水轮机1工作轮;2喷嘴;3调节闸板;4舵轮;5引水管;6尾水槽 各种类型水轮机及应用水头范围如表1-1所示。第6页共7页水轮机知识-一水轮机的主要类型及适用水头表1-1水轮机类型及应用水头范用类型型式 适应水头范围（ID）混流式20, 700混流式混流可逆式80, 600轴流转桨式3, 80轴流式反击式轴流定桨式3, 50斜流式40, 200斜流式斜流可逆式40, 120贯流转桨式贯流式1,25贯流定桨式水斗式40, 1700斜击式20, 300冲击式双击式5, 100第7页共7页