贯流式水轮机的特点
贯流式水轮机与冲击式水轮机特点分析——评《水电站动力设备》
水利水电技术㊀第５０卷㊀２０１９年第１２期贯流式水轮机与冲击式水轮机特点分析评«水电站动力设备»李爱民㊀四川水利职业技术学院随着社会的全面发展和现代化建设进程的加快ꎬ电力行业发展取得了显著的成效ꎬ其中水电是电力生产的重要组成ꎬ为电力资源贡献了不可忽视的作用ꎮ在当今社会发展下ꎬ低水头水电资源的开发ꎬ已成为一个新的投资热点ꎬ其开发地点通常位于平原和合谷地区ꎬ具有经济发达等特点ꎬ为了兼顾生态保护和减少交通设施的淹没ꎬ以径流式电站建设为主ꎬ但对水轮机的选择存在疑问ꎮ经研究发现ꎬ水电站想要维持正常运行ꎬ水轮机必不可少ꎬ是一种流体机械ꎬ能够将水能转化为机械功ꎬ依照其原理的不同可分为两种类型ꎬ其一为冲击式水轮机ꎬ包含水斗式㊁双击式㊁斜击式ꎬ主要是利用水流动能的水轮机ꎻ其二为反击式水轮机ꎬ包含贯流式㊁斜流式㊁混流式㊁轴流式ꎬ可在利用水流动能的同时ꎬ借助势能进行能量转换的一种水轮机ꎮ为了帮助读者更好的认识水电站动力设备ꎬ作者从水轮机的概念开始讲述ꎬ系统地介绍了水轮机的工作参数㊁水轮机的主要类型㊁水轮机的型号㊁水轮机的结构㊁水轮机的原理㊁水轮机的特性与选择等知识ꎮ全书共由十章内容组成ꎬ其中第一章为绪论ꎬ主要介绍了水能的优越性㊁水电站的型式㊁水轮机的基本工作参数㊁水轮机的类型与特点等知识ꎻ第二章主要概述了水轮机的结构ꎬ包括混流式㊁轴流式㊁反击式等水轮机结构ꎻ第三章介绍了水轮机的工作原理ꎻ第四章介绍了水轮机的空化和空浊类型ꎻ第五章介绍了水轮机的特性与选择ꎻ第六章介绍了水轮机的振动㊁检修及故障处理方法等ꎻ第七章重点介绍了贯流式水轮机与冲击式水轮机的特点ꎻ第八章介绍了水轮机调速器工作原理㊁类型ꎻ第九章介绍了同步发电机的基本结构㊁工作原理等知识ꎻ第十章介绍了水轮机进水阀门的作用㊁类型等ꎮ整本书结构清晰ꎬ思路明确ꎬ可给读者带来一目了然的体验ꎮ«水电站动力设备»(中国水利水电出版社ꎬ２００３年版)一书由郑源㊁张强编著ꎬ清楚地介绍了水轮机特点ꎬ尤其是贯流式水轮机与冲击式水轮机两种类型ꎬ概述如下:一㊁贯流式水轮机的特点贯流式水轮机适用于２５ｍ以下的水头ꎬ是一种低水头水力资源的新型机组ꎬ其流道呈直线状ꎬ即让水流在流道内沿着轴向运动ꎬ不会发生拐弯等现象ꎬ这样一来ꎬ能够大大地提高机组的过水能力和水力效率ꎻ虽然与轴流式水轮机较为相似ꎬ但可从定浆与转浆上区分两者的不同ꎮ此外ꎬ根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可分为四种常见类型ꎻ第一种类型为轴伸贯流式ꎬ机组采用卧式布置ꎬ发电机为敞开型ꎬ土建工程小ꎬ没有蜗壳ꎬ具有易于检修㊁运行和维护等优势ꎬ但同样也存在缺点ꎬ即尾水能量回收效率低ꎬ因为机组是采用直弯水管ꎮ第二种类型为竖井贯流式ꎬ其特点在于发动机的布置位置ꎬ与其他发动机安置位置不同ꎬ即布置在水轮机游侧的混凝土竖井中ꎬ并且发动机为敞开型ꎬ这样一来ꎬ有利于维护和运行ꎬ同时还具备防潮作用ꎻ当然ꎬ也存在缺点ꎬ即竖井的存在会将水流道分为两侧进入ꎬ继而在一定程度上增加引水流道的水力损失ꎬ同时水力效率也会得到相应的降低ꎻ第三种类型为灯泡贯流式ꎬ其特点在于发电机布置位置ꎬ即安装在水轮机游侧灯泡型金属壳中ꎬ这样的安装有利于减少土建工程量ꎬ但也会增加通风㊁密封㊁运行检修的困难性ꎮ第四种类型为全贯流式ꎬ机组的布置与第一种类型相同ꎬ采用了卧式布置ꎬ其特点在于发电机磁极位置ꎬ即安置在水轮机叶片边缘ꎬ可避免渗漏情况的发生ꎮ二㊁冲击式水轮机特点冲击式水轮机是一种水力原动机ꎬ主要是利用特殊的导水机构ꎬ例如喷管工具ꎬ以便引出具有动能的自由射流ꎬ冲向转轮水斗ꎬ使得转轮旋转做功ꎬ完成水能转换为机械能这一过程ꎻ经调查发现ꎬ冲击式水轮机适用于５００ｍ以上的水电站ꎬ因为在工作过程中ꎬ其水流的压力并不会发生变化ꎬ仅仅是速度发生了改变ꎬ由此说明冲击式水轮机与反击式水轮机在水能利用方式上有着明显不同ꎬ即冲击式水轮机主要是利用水流的动能ꎬ一旦动能减小ꎬ水流能量则会发生相应的改变ꎮ此外ꎬ冲击式水轮机还有以下不同特点:①喷管的存在极为重要ꎬ相当于反击式水轮机的导水机构ꎬ主要是用于引导水流㊁调节流量及将液体机械能转变为射流动能ꎻ②冲击式水轮机中无需设置密封流道ꎻ③冲击式水轮机无需尾水管ꎻ④冲击式水轮机的工作轮主要是暴露在大气中ꎬ与其他类型不同ꎬ例如反击式水轮机的工作轮需淹没在水中ꎮ以上内容可在一定程度上帮助从事人员选择合适的水轮机ꎮ总而言之ꎬ该书可作为相关从事人员的参考书ꎬ具有知识全面ꎮ详细等特点ꎮ。
全贯流式水轮机基本结构
贯流式水轮机基本结构一、贯流式水轮机的特点贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。
这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。
此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点：（1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。
（2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。
（3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。
如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。
（4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。
二、贯流式水轮机的分类根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式：1．轴伸贯流式这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口，出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。
轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。
这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。
但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。
所以一般只用于小型机组。
2．竖井贯流式这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
水轮机的类型
二、冲击式水轮机
➢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。 ➢适用：水头高，流量小，多用于400m
以上，最高接近2000m。
运行中的冲击式水轮机
单喷嘴运行中
➢水斗: 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。 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。
水轮机主要类型
反击式水轮机 冲击式水轮机
水轮机主要类型：
水轮机
反击式 冲击式
混流式 轴流式 斜流式 贯流式
水斗式 双击式 斜击式
轴流定浆式
轴流转浆式
全贯流式
灯泡式
半贯流式
轴伸式
竖井式
一、反击式水轮机
➢ 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。
➢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
式轮叶ຫໍສະໝຸດ 水轮机转
轮盘
轮
斜击式水轮机转轮
双击式水轮机转轮
（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
灯泡式水轮机组
1. 混流式
灯泡贯流式水轮机
第一章灯泡贯流式水轮机的结构灯泡贯流式水轮机是贯流式水轮机的主要类型之一。
1919年初，美国工程师哈尔扎(Harza)首先提出其设计理念。
经过瑞士爱舍维斯公司(Escher Wyss)公司近20年的研究，于1936年研制成功，并开始生产。
该水轮机应用水头一般在25m以下，主要应用于潮汐电站，近年来逐渐应用到江河上的低水头电站。
贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式。
它与中、高水头水电站和低水头立轴的轴流式水电站相比，具有如下显著的特点。
1．效率高、结构简单、施工方便贯流式水轮发电机组从进水到出水方向基本上轴向贯通，不拐弯，流道尺寸大而短，过流通道的水力损失少，效率高，结构简单，施工方便。
2．尺寸小贯流式水轮机有较大的比转速，所以在水头和功率相同的条件下，贯流式水轮机的直径要比转桨式水轮机的小10％左右。
3．土建投资少贯流式水电站的机组结构紧凑，与同一容量的轴流转桨式机组相比，其尺寸较小，可布置在坝体内，取消了复杂的引水系统，可以减少厂房的建筑面积，减少电站的开挖量和混凝土用量。
根据有关资料分析，土建费用可以节省20％～30％。
4．运行方式多贯流式水轮机适合作可逆式水轮机运行。
由于进出水流道没有急转弯，使水轮机发电和抽水均能获得较好的水力性能。
它可应用于潮汐电站，具有双向发电、双向抽水和双向泄排水等6种功能。
因此，很适合综合开发利用低水头水力资源。
5．见效快贯流式水电站一般比轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少；电站靠近城镇，有利于发挥地方兴建电站的积极性。
第一节贯流式水轮机的分类及简介贯流式水轮机组按总体布置方式的不同可分为以下几种：(1)全贯流式。
(2)灯泡贯流式。
(3)竖井贯流式。
(4)轴伸贯流式。
第1页(5)虹吸贯流式。
按运行工况不同可分为以下3种：(1)单向贯流式。
(2)双向贯流式。
(3)可逆贯流式。
一般习惯按总体布置方式的不同来分类，而很少按运行工况分类，所以本节按总体布置方式的不同分类，介绍贯流式机组的类型。
灯泡贯流式水轮机
双向推力轴承之一
1、9-轴承支承 架；2-内受油 回复管；3-轴 承辅助支架； 4-主轴；5-外 受油管；6-轴 承端盖； 7-甩油环；8轴瓦；10-测温 计；11-像皮圆
五、组合轴承
1-顶轴千斤顶；2发电机导轴瓦； 3-轴承支持环；4配合垫片； 5-发电机导轴承壳 体；6-反推力瓦； 7-护板；8-推力环； 9-正推力瓦； 10-推立轴承壳体； 11-抗重螺钉；12主轴
二、以固定导叶（座环）为主要支撑的 布置方式
1-机壳可拆前盖； 2-机壳体；3-下支柱； 4-发电机转子；5-座环； 6-水轮机主轴；7-圆锥式 导水机构；8-接力器； 9-转轮；10-锥管；11-尾水管； 12-基础环；13-转轮室； 14-水轮机主轴；15-受油器； 16-发电机定子；17-拉杆； 18-中环；19-上支柱； 20-双向推立轴承； 21-发电机轴承；22-发电机轴
三轴承布置的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ泡机组
灯泡贯流式机组的主要部件可大致 分为以下几个部分：
一、埋设部件：包括尾水管里衬、管形壳 （内壳体，外壳体）发电机进人框架、盖 板、墩子盖板，接力器基础以及下部支承， 侧向支承基础板等。
二、导水机构
1-座环；2-内导环； 3-锥行导叶；4-导叶 短轴； 5-内轴套；6-密封座； 7-中抽套；8-套简； 9-外轴套；10-压圈； 11-像皮圈；12-压板； 13-调整螺钉；14-端 盖； 15-拐臂；16-剪断梢； 17-连接板；18-球铰； 19-控制环；20-环形 接力器； 21-导流环；22-轮机 室；23-外导环
锥形导水机构
三、转轮与转轮室
灯泡式水轮机转轮，按叶片操作方式，可 采用活塞套筒式，操作架式和缸动方式等 结构。缸动方式的结构，也就是活塞不动， 活塞缸带动连杆、转臂，操作叶片转角度。 这种结构简单，安装方便。
贯流式水轮机基本结构
第六节贯流式水轮机基本结构一、贯流式水轮机的特点贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。
这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。
此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点：（1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。
（2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。
（3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。
如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。
（4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。
二、贯流式水轮机的分类根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式：1．轴伸贯流式这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口，出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。
轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。
这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。
但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。
所以一般只用于小型机组。
2．竖井贯流式这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
水轮机发电机的分类
冲击式：反击式：1、轴流式：轴流式水轮机转轮由转轮体、叶片、泄水锥组成，叶片数少于混流式，叶片轴线与水轮机轴线垂直。
适用于中低水头、大流量的水电站。
在同样的水头下，它的过流能力比混流式大，气蚀性能较混流式差。
根据其转轮叶片在运行之中能否转动，又可分为轴流转桨式和轴流定桨式两种。
轴流定桨式水轮机：其叶片固定在转轮体上，叶片安放角度不能在运行中改变，效率曲线较陡，适用于负荷变化小或可以用调整机组运行台数来适应负荷变化的电站。
优点：结构简单，造价较低。
缺点：在偏离设计工况时效率会急剧下降。
根据其特点，一般用于出力较小，水头较低以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机：其转轮叶片一般由装在转轮体内的油压接力器操作，可按水头和负荷变化作相应转动，以保持活动导叶转角和叶片转角间的最优配合，从而提高平均效率，这类水轮机的最高效率有的已超过94%。
但是，这种水轮机需要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。
轴流式水轮机转轮主要包含转轮轮叶、转轮轮毂、泄水锥三部分组成。
图1：轴流式混流式：混流式水轮机又称法兰西斯水轮机，水流从四周径向流入转轮，然后近似轴向流出转轮，转轮由上冠，下环和叶片组成。
图2：混流式转轮图3：混流式轴流式与混流式不同之处在于转轮的不同。
如图2与图3。
3、贯流式：贯流式水轮机的引水部件、转轮、排水部件都在一条轴线上，水流一贯平直通过，故称为贯流式水轮机。
贯流式水轮机应用水头范围一般在2~25m，单机出力从几千瓦到几万千瓦。
1）灯泡贯流式：灯泡贯流式水轮机组的发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯泡型的金属壳体中，发电机水平方向安装，发动机主轴直接连接水轮机转轮。
灯泡贯流式水轮机组的水轮机部分由转轮室、导叶机构、转轮、尾水管组成；发电机轴直接连接到转轮，一同安装在钢制灯泡外壳上，发电机在灯泡壳内，转轮在灯泡尾端，发电机轴承通过轴承支持环固定在灯泡外壳上，转轮端轴承固定在灯泡尾端外壳上，发电机轴前端连接到电机滑环与转轮变桨控制的油路装置。
水轮机分类和结构(水电站培训资料)
水轮机分类和结构一、水轮机分类1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。
反击式利用水流的压能和动能，冲击式利用水流动能。
反击式中又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种。
冲击式中又分为水斗式、斜击式和双击式三种。
2、混流式：水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出。
应用水头范围：30m~700m。
特点：结构简单、运行稳定且效率高。
3、轴流式：水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动。
应用水头：3~80m。
特点：适用于中低水头，大流量水电站。
分类：轴流定桨、轴流转桨4、冲击式：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经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。
水头范围：300~1700m。
适用于高水头，小流量机组。
5、水轮机主轴布置形式分类（1）水轮机按主轴的布置形式又可分为卧式和立式两种（也称横轴和立轴）。
立式布置得水轮发电机分为悬式和伞式两种。
（2）悬式发电机的推力轴承位于发电机转子上部的上机架上或上机架中。
伞式发电机的推力轴承位于转子下部的下机架中，或用支架支承在水轮机顶盖上。
伞式发电机又分普通伞式（其上、下导轴承分别位于上、下机架中），半伞式（只用上导轴承，它布置在上机架中，无下导轴承；我厂机组为此类型）和全伞式（只有下导轴承，它布置在下机架中，无上导轴承）。
二、水轮机主要基本参数1、工作水头H是指水轮机进、出口断面处单位重量水体的能量差，单位是米（m），典型工作水头有以下：（1）最大水头（Hmax）：水轮机运行范围内允许出现的最大净水头。
（2）最小水头（Hmin）：水轮机运行范围内允许出现的最小净水头。
（3）设计水头（H设）：水轮发电机组发出额定功率时的最小水头。
2、流量Q是指单位时间内，通过水轮机某一既定过流断面的水量，单位是立方米/秒。
3、出力N是指水流在单位时间内所做的功（功率），其大小与水轮机的水头，流量有关，单位为千瓦。
计算公式：N=9.81QHn4、效率是指水轮机总效率，是水轮机输入功率与输出功率之比，其值总是小于1，因为水轮机在工作过程中不可避免地要产生一些能量损失，主要包括：（1）水力损失：即水流经过蜗壳、导水机构、转轮、尾水管的水头损失。
竖井贯流式水轮机的特点和应用
作者简介 ：张联升 （ １ ９ ６ ４一） ，男 ，高 级工程 师 ，主要 从事 水轮机设计研究 工作 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ：ｊ ｈ ｓ ｌ ｊ ｃ ＠１ ２ ６ ． ｏ ｏ ｍ
・
调速器 、油气水系统和 自动控制系统等组成 ，水轮
１ ４ ・
小水电 ２ ０ １ ４ 年第３ 期（ 总第 １ ７ ７ 期）
【 关键词 】竖井贯流式水轮机
１ 概
述
长 ，过 流能 力 比不 上贯 流机 ；灯 泡贯 流 机具 有较 好
的水力 性能 ，但 结构 复 杂 、造 价高 、安 装 维护 不方 便 ；轴 伸贯 流机 只适 合 转轮 直径 小 于 ３ ｍ 的 中小 电 站 。竖 井贯 流式 机组 是介 于 灯泡 贯 流机 组 和轴伸 贯 流 机组 的派 生 机型 ，它 以廉 价 的钢 筋混 凝 土开 敞竖
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４— ０ ２—况
Ｄ ｍ ｒ ｍ ｍ ｇ ｕ ｄ ｅ ｍ 水 电站 位 于 印 度 海 德 拉 巴 市 ，
２ ０ １ ２ 年 发 电 ，电 站 为 河 床 式 径 流 电 站 ，运 行 方 式
为 并 网不 调 相 。机组 由水 轮 机 、发 电机 、增 速 器 、
式 机组 。
与轴 流式水 轮 机相 比 ，竖井 贯 流式 水 轮机使 用 水 头更 低 、单位 流量 更 大 ，最 高水力 效 率更 高 。从 综 合特 性 曲线上 可 以看 出 ，竖井 贯 流式 水轮 机 的高 效 区很 宽 ，所 以水 轮机 加权 平 均效率 也 高 ，比转 速
高达 １ ０ ０ ０ 甚 至 更高 ，具 有很 优 秀 的能量 特 性 。 竖 井贯 流式 水轮 机 的尾水 管 压力 脉 动 、空化 性
灯泡贯流式水轮发电机组安装工艺导则
典型灯泡贯流式机组安装工艺导侧1、概述1.1 灯泡贯流式机组结构特点灯泡贯流式机组以管型座为主支撑，承受机组的重量、轴向水推力、发电机扭矩、机械振动等静动载荷；同时在发电机下部和两侧设有辅助支撑点。
水轮机与发电机共用一根轴，由水轮机导轴承和发电机径向轴承（推导组合轴承）两点支撑。
发电机位于管型座上游侧，转子为悬臂式结构。
水轮机位于管型座下游侧。
机组结构主要由以下几部分组成（见下页典型灯泡贯流式机组结构图）：机组埋件（管型座、前锥体、尾水管、基础环）、主轴、转轮与转轮室、导水机构、接力器、水导轴承、主轴密封、操作油管与受油器、转子、定子、推导组合轴承、中间环与泡头、主轴护罩、齿盘测速装置、过速装置、集电环与刷架、通风冷却系统、制动系统等部分组成。
1.2 安装的一般规定1.2.1 安装人员提前会审图纸，熟悉相关安装规程规范，熟悉设备安装的控制项目及标准，确定控制项目的检测方法。
应遵循设备制造厂家的安装方法和工艺。
1.2.2 测量工、电焊工、探伤工应持证上岗。
测量仪器及工器具应经国家计量检验部门校核，并在校核期内使用。
1.2.3 设备安装应按厂家的编号成套进行，不得混装。
1.2.4 安装前检查设备安装控制的标示点（按厂家提供的标示点说明检查），应清晰。
对控制点不明确或有疑问的，应向厂家代表予以核实。
1.2.5 除制造厂有质量保证的设备不解体清扫，其余设备部件均应进行全面的清扫、检查，去除设备组合面的高点、毛刺；对精加工面、瓦上防护油脂应用软质工具刮去油脂；零部件加工面上的防锈漆，一般使用脱漆剂之类的溶剂清除。
1.2.6 对重要部件的主要尺寸及配合公差应进行校核。
对设备各部密封槽、密封圈应按图纸尺寸校核，应满足密封压缩量要求。
1.2.7 对M72以上的细牙螺纹应进行清扫、研磨、试配、打记号。
装配时，螺纹部分涂丝二硫化钼。
重要部螺栓按设计要求进行预紧，大型螺栓预紧一般采用加典型灯泡贯流式机组结构图2热或液压拉伸的方法。
贯流式水轮机基本结构
第六节贯流式水轮机基本结构一、贯流式水轮机的特点贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。
这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。
此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点：（1）从进水到出水向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。
（2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。
（3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。
如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用围比较广泛。
（4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。
二、贯流式水轮机的分类根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式：1．轴伸贯流式这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口，出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房。
轴伸贯流式机组按主轴布置式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。
这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。
但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不便。
所以一般只用于小型机组。
2．竖井贯流式这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
灯泡贯流式水轮机的结构特点
灯泡贯流式水轮机的结构特点摘要：灯泡贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种机组，文章综合介绍了灯泡贯流式水轮机的结构设计特点。
关键词：灯泡贯流式水轮机；结构特点这种机型适用水头范围广，流道呈直线状，转轮形状与轴流式相似。
机组转动部分采用两支点双悬臂结构，机组旋转方向为从发电机端向下游方向看顺时针。
由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。
1灯泡贯流式水轮机的主要部件结构特点1.1尾水管尾水管一般采用钢板里衬，里衬应能安全承受各种尾水位的内外水压力、运行中的压力脉动以及混凝土浇筑中出现的内外压力，所以要求里衬有足够的强度和刚度。
因为尾水管里衬都是运到现场后再拼焊成整体，所以里衬的分节数在满足装卸及运输条件下应尽可能少，这样可以减少现场的组装工作量和尾水管的变形。
尾水管上设有单独引出的进口断面压力测头4个及出口断面压力测头4个(沿圆周方向均布，采用不锈钢制作，分别测量尾水管进口真空和出口压力)。
尾水管底部应开一定数量的带堵板的混凝土浇注孔和灌浆孔。
1.2转轮室转轮室是连接尾水管和管型座的部件，其分瓣结合面采用法兰连接，并应有可靠的止漏措施。
转轮室内表面应加工成球面，内壁与桨叶外缘的间隙要均匀，单边间隙值≤0.0008 D。
转轮室与基础环之间应设伸缩节，其可调间隙为15~25 mm。
1.3管型座管型座既是流道又是机组的主支撑，必须具备足够的强度和刚度。
它的受力情况主要考虑四个工作状态下的：在停机充水工况；满负荷正常运行工况；紧急停机；飞逸工况。
管型座由内壳体、外壳体、上竖井和下竖井等组成。
上下竖井应设有爬梯和平台，并须考虑管道、电缆的通过。
内壳体与上、下竖井采用焊接联接并进行无损检查。
内壳体的上游面与定子机座连接，下游面与内导环连接，其采用分瓣结构。
外壳体上游面与发电机进人孔的框架、墩子盖板连接，下游面与外导环连接。
外壳体采用钢板焊接结构，在工厂内预装并在现场组装，其与混凝土接触面应设有锚具及拉杆。
贯流式水轮机
贯流式水轮机是开发特低水头，特大流量水电站的良好机型。
该机型具有开挖量小，过流量大、比转速高、效率高等特点。
按其机构型式分灯泡式、竖井式，虹吸式，轴伸式等。
目前我厂开发的轴伸贯流式水轮机组适应水头2-18米、容量160-5000KW、转轮直径0.6-275米。
为我国低水头水力资源的开发提供了可供选择的最佳机型。
水轮机转轮名义直径D1尺寸系列：（单位：厘米）60、80、100、120、140、160、180、200、225、250、275。
可根据用户要求设计非标准或更大一些直径尺寸的水轮机。
水轮机转速与发电机同步转速相同：（单位：转/分）136.4、150、166.7、187.5、214.3、250、300、333.3、375、428.6、500、600、750。
当发电机功率小于2000千瓦而转速太低时，经过经济分析比较后，可采用增速方案（行星齿轮或圆柱齿轮），使发电机转速达到500，600，750转/分。
轴伸贯流式发电机是与轴伸贯流式水轮机配套购面专门设计的。
发电机与水轮机连接分两种型式：直接连接：水轮机与发电机主轴法兰直接相连，发电机与水轮机转速相同。
间接连间：即水轮机与发电机之间通过齿轮增速器联接，用于转速较低，单机容量小于2000KW的机组，增速后发电机转速一般为500、600、750转/分。
我国低水头水力资源十分丰富。
尤其是华东、中南等沿海地区,工农业生产发达,用电需求量增加较快,但能源紧缺,这一地区水力资源仅占全国水力资源总量的10%左右,可开发的中、高水头水力资源在目前已剩下不多。
为满足该地区工农业生产迅速发展的需要,开发利用低水头水力资源(包括沿海的潮汐资源)已引起各方面的关注。
贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式,一般应用于25m水头以下。
它与中、高水头水电站、低水头立轴的轴流式水电站相比,具有如下显著的特点。
1．电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通。
如灯泡贯流式水电站的进水管和出水管都不拐弯,形状简单,过流通道的水力损失减少,施工方便。
第一章 灯泡贯流式水轮机的结构
第一章灯泡贯流式水轮机的结构灯泡贯流式水轮机就是贯流式水轮机的主要类型之一。
1919年初,美国工程师哈尔扎(Harza)首先提出其设计理念。
经过瑞士爱舍维斯公司(Escher Wyss)公司近20年的研究,于1936年研制成功,并开始生产。
该水轮机应用水头一般在25m以下,主要应用于潮汐电站,近年来逐渐应用到江河上的低水头电站。
贯流式水电站就是开发低水头水力资源较好的方式。
它与中、高水头水电站与低水头立轴的轴流式水电站相比,具有如下显著的特点。
1.效率高、结构简单、施工方便贯流式水轮发电机组从进水到出水方向基本上轴向贯通,不拐弯,流道尺寸大而短,过流通道的水力损失少,效率高,结构简单,施工方便。
2.尺寸小贯流式水轮机有较大的比转速,所以在水头与功率相同的条件下,贯流式水轮机的直径要比转桨式水轮机的小10％左右。
3.土建投资少贯流式水电站的机组结构紧凑,与同一容量的轴流转桨式机组相比,其尺寸较小,可布置在坝体内,取消了复杂的引水系统,可以减少厂房的建筑面积,减少电站的开挖量与混凝土用量。
根据有关资料分析,土建费用可以节省20％～30％。
4.运行方式多贯流式水轮机适合作可逆式水轮机运行。
由于进出水流道没有急转弯,使水轮机发电与抽水均能获得较好的水力性能。
它可应用于潮汐电站,具有双向发电、双向抽水与双向泄排水等6种功能。
因此,很适合综合开发利用低水头水力资源。
5.见效快贯流式水电站一般比轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少;电站靠近城镇,有利于发挥地方兴建电站的积极性。
第一节贯流式水轮机的分类及简介贯流式水轮机组按总体布置方式的不同可分为以下几种:(1)全贯流式。
(2)灯泡贯流式。
(3)竖井贯流式。
(4)轴伸贯流式。
第1页(5)虹吸贯流式。
按运行工况不同可分为以下3种:(1)单向贯流式。
(2)双向贯流式。
(3)可逆贯流式。
一般习惯按总体布置方式的不同来分类,而很少按运行工况分类,所以本节按总体布置方式的不同分类,介绍贯流式机组的类型。
水轮机的各种形式介绍
水轮机的各种形式介绍
随着人们的环保意识和思想意识的提高，节能环保工程得到了广泛的运用，早在几年就前提倡使用太阳能和风能来代替电了。
节能装备有很多，如无电机水塔，无电机冷却塔等等，这些他们都省去了用电，想想一个大的工厂一年的水塔就要用很多的电，而使用一些环保节能的设备，这些都能够省去，对于企业而言，又能够节省很大的一笔开销。
目前市场上冷却塔用水轮机形式有双击式、贯流式、混流式。
1、双击式：水流由导水装置冲到转轮叶片流向中心，将大部分水能转化为机械能，然后穿过转轮中心，重新进入下面叶轮再一次冲击叶轮后流出机体。
因为水流两次冲击转轮，所以能量的转换效率较高；水流变化较大时适应能力较好，适用的水头范围为5-100m。
2、混流式：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。
3、贯流式：水轮机的导叶和转轮间的水流基本上无变向流动，因此可以使水轮机获得更好的水力性能，所以效率高。
过流能力大，比转数高，特别适用于水头为3～25m的冷却塔节能改造。
历史上第一台水轮机是在1827年诞生在法国，而后又经过美国人的改造与1880年正式投入工业的使用中，而后经过一代代的升级开始慢慢的向世界蔓延了。
到如今水轮机的使用已经得到了许多企业家的好评。
浅谈水力发电机组的类型及负荷分配
浅谈水力发电机组的类型及负荷分配水力发电是研究将水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题的科学技术。
水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。
为实现将水能转换为电能，需要根据具体情况选取不同类型的水利发电机，并做好负荷的分配。
1 水力发电机组的类型水电机组是由水轮机和发电机等组成的，发电机的响应特性比水轮机的响应特快得多，因此水电机组的响应特性主要取决于水轮机的响应特性。
近代水轮机分成两大类：反击式和冲击式。
在转轮内转换成固体机械能的水流能量形式是位能、压能和动能的水轮机，称为反击式水轮机。
在这种水轮机中，从转轮的进口至出口水流压力是逐渐减小的。
转轮中的水流具有大于大气压的压力，充满全部流道。
根据转轮区域水流运动方向的特征，反击式水轮机又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式等不同型式。
2 各型水轮机的特点2.1 混流式水轮机。
混流式水轮机又叫法兰西斯水轮机。
水流沿径向进入转轮，然后大体沿轴向自转轮流出。
混流式水轮机由于应用水头适合多数地区的需要，以及结构简单、运行可靠且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮机。
在我国已建水电站中混流式水轮机采用最多。
2.2 轴流式水轮机。
轴流式水轮机转轮区域的水流是沿轴向流动的，水流在导叶至转轮之间转为轴向，然后进入转轮。
根据转轮桨叶在运行时是否可以转动，轴流式水轮机分为轴流定浆式和轴流转浆式两种。
轴流定浆式水轮机在运行时其转轮浆叶固定不动，制造简单，但它处于高效区的流量和出力范围远较混流式窄，当离开高效区运行时效率急剧下降。
因此，这种水轮机多用于功率不大和水头变化幅度小的水电站。
轴流转浆式水轮机在运行时其转轮浆叶可以转动。
由于桨叶的转动与导叶的转动相配合，实现流量和出力的双重调节，使其高效区的流量和出力范围显著扩大，并提高了它的运行稳定性。
凡水头变化大的中低水头电站，多采用轴流转浆式水轮机。
2.3 斜流式水轮机。
斜流式水轮机转轮区域的水流是斜向流动的。
由于转轮叶片可以转动而实现双重调节，它象轴流转桨式，处于高效率区的流量，出力范围大。
轴流式 贯流式
轴流式贯流式
轴流式和贯流式是两种不同类型的风机或水轮机的工作方式，它们在结构和运行原理上有所不同。
轴流式风机或水轮机的特点是气体或水流平行于风机轴或水轮机轴流动。
在轴流式风机中，叶片推动空气沿着与轴相同的方向流动，产生气流。
这种类型的风机通常用于需要大风量但压力要求较低的场合，如电风扇或空调的外机风扇。
轴流式水轮机则利用水流沿着轴线方向的动能来转动转轮，进而驱动发电机发电。
贯流式风机或水轮机，又称为横流式，其特点是气体或水流垂直于风机轴或水轮机轴流动，并贯穿整个叶轮或转轮。
在贯流式风机中，气流通过叶轮的旋转被强制折转，从而产生较大的风压。
这种类型的风机通常用于需要较高风压但风量要求适中的场合，如空调挂机或风幕机等。
贯流式水轮机则利用水流通过转轮时的动能和势能转换来产生旋转力，进而驱动发电机发电。
这种类型的机组通常适用于低水头、大流量的水电站。
总的来说，轴流式和贯流式风机或水轮机在结构和运行原理上有所不同，分别适用于不同的场合和需求。
在选择使用哪
种类型的风机或水轮机时，需要根据具体的应用场景和要求进行评估。
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贯流式水轮机的特点
贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式,一般应用于25m水头以下。
它低水头立轴的轴流式水电站相比,具有如下显著的特点。
1．电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通。
如灯泡贯流式水电站的进水管和出水管都不拐弯,形状简单,过流通道的水力损失减少,施工方便。
2．贯流式水轮机具有较高的过流能力和大的比转速,所以在水头和功率相同的条件下,贯流式水轮机直径要比转桨式小10%左右。
3．贯流式水电站的机组结构紧凑,与同一规格的转桨式机组相比其尺寸较小,可布置在坝体内,取消了复杂的引水系统,减少厂房的建筑面积,减少电站的开挖量和混凝土量,根据有关资料分析,土建费用可以节省20%一30%。
4．贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行,由于进出水流道没有急转弯,使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。
如应用于潮汐电站上可具有双向发电、双向抽水和双向泄水等六种功能。
因此,很适合综合开发利用低水头水力资源。
5．贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短,,收效快。
贯流式机组布置型式
贯流式水电站的型式一般采用河床式水电站布置，电站厂房是挡水建筑物的一部分，厂房顶有时也布置成泄洪建筑。
由于水头较低，挡水建筑大部分采用当地材料，以土石坝为主。
广东的白垢贯流式水电站则采用橡胶坝作为挡水建筑物，在洪水期则作为泄洪建筑，降低了工程投资。
有的电站由于河流地形、地质条件的特点，也采用引水式布置，如我国四川安居、湖南南津渡水电站则采用明渠引水式的布置。
贯流式水电站也常有航运、港口通航的要求，枢纽中设有船闸、升船机等建筑。
贯流式水电站一般处于地形比较平坦，离城镇比较近，水量比较丰富的
地点，枢纽的总体布局应认真研究，与当地的地区经济发展规划相结合(例如除发电以外的灌溉、水产、环境保护、旅游资源的综合利用)，以发展水力资源的深度开发，增加贯流式水电站的经济效益。
贯流式水电站的动能计算、枢纽的布置等与一般水电站一样，与当地地形、人文条件有密切的关系，需要在具体设计中经过勘测设计、科学研究和技术经济方案的比较而确定。
但贯流式水电站，尤其是它的厂房结构与布置，受贯流式机组型式的影响很大。
按常规采用的贯流式机组型式，可把贯流式水电站划分为半贯流式水电站和全贯流式水电站两类。
半贯流式水电站又可分成轴伸贯流式、竖井贯流式、灯泡贯流式水电站三种。