水轮机对比
万家寨水电厂两种水轮机导轴承的分析和比较
（ ） 轴 承 采 用 稀 油 润 滑 分 块 瓦 轴 １导
承 ， 瓦采用 巴氏合金瓦 形式 ， 分 为８ 轴 共
块 轴 瓦 ， 承 润 滑 油 采 用 Ｌ Ｔ Ａ ６ 汽 轴 —Ｓ４号
万 家 寨 水 电 厂 由 于 其 地 理 位 置 的 特 殊 性 ， 界环 境非 常 恶劣 ， 于 黄河 外 位 的 中 游 ， 于 泥 沙 非 常 多 的 河 段 ， 且 属 而 其 气 候条 件也 很 特殊 ， 拔 也较 高 。 海 其 地 理 环境 条件 如 下 ：
根 据 设 计 单 位 编 制 的 设 备 订 货 技 术 条 件 ，万 家 寨 水 电 厂 的 水 轮 机 分 别 由 天 津 阿 尔 斯 通 水 电 设 备 有 限 公 司 和 上 海 希 科 水 电设 备 有 限 公 司 承 制 ， 在 满 足设 计 工况 的技 术 条 件 下 ，这两 个 制 造 商 的 水 轮 机 在 结 构 、运 行 维 护 等
出一些 可供 参考 的 结论 。
关 键 词 水 轮 机 导 轴 承
分析
比较
万 家 寨 水 利 枢 纽 位 于 黄 河 北 干 流 托 克 托 至 龙 口 河 段 的 峡 谷 内 ，左 岸 隶
由 于 本 电 厂 的 特 殊 性 ， 电 厂 设 备 的 设 计 、制 造 都 有 不 同 于 其 他 电 厂 的 特殊 要求 。
万 家 寨 水 电 厂 的 所 有 机 电 设 备
方 面 都 有 很 大 区 别 ， 特 别 是 水 轮 机 导 轴承 这 一部 分尤 其 如此 。
一
属 山西 省偏 关 县 ，右 岸隶 属 内蒙 古 自
治 区 准 格 尔 旗 ， 纽 由拦 河 大 坝 、 电 枢 水
水轮机型号 (2)
水轮机型号1. 引言水轮机是一种将水能转换成机械能的设备，广泛应用于水电站发电、灌溉和工业生产中。
不同型号的水轮机适用于不同的水力条件和功率要求。
本文将介绍几种常见的水轮机型号及其特点。
2. 斜流式水轮机斜流式水轮机又称为“Kaplan水轮机”，它是一种能够适应较大水头和较小流量的水轮机。
斜流式水轮机的叶片具有可调节的可变导叶，通过改变导叶的角度，可以控制水流进入叶轮的流速和流向。
斜流式水轮机具有高效率、运行稳定和灵活调节的特点。
特点：•适应大水头和小流量的水力条件•可调节叶片和可变导叶，灵活调节水流流速和流向•高效率和运行稳定3. 轴流式水轮机轴流式水轮机是一种适用于大流量和较小水头的水轮机。
它的叶轮和导叶间距小，使得水流通过叶轮时的速度变化较小，因此轴流式水轮机的出口速度与进口速度相差较小，能够更好地利用水能。
轴流式水轮机适用于涡轮发电机组和排灌用途。
特点：•适应大流量和较小水头的水力条件•出口速度与进口速度相差较小，能够更好地利用水能•适用于涡轮发电机组和排灌用途4. 超高速水轮机超高速水轮机是一种转速高达10000转/分钟以上的水轮机。
由于转速很高，超高速水轮机的叶片设计要考虑到离心力的影响，以防止叶片的损坏。
超高速水轮机适用于高压高速发电机组、氢分子制取设备等领域。
特点：•转速高达10000转/分钟以上•叶片设计要考虑离心力的影响，防止叶片损坏•适用于高压高速发电机组、氢分子制取设备等领域5. 混流式水轮机混流式水轮机是一种介于轴流式水轮机和斜流式水轮机之间的一种设计。
它的叶片既有轴流式水轮机叶片的特点，又有斜流式水轮机叶片的特点。
混流式水轮机适用于中水头和中流量的水力条件。
它具有结构简单、效率较高和运行稳定的特点。
特点：•介于轴流式水轮机和斜流式水轮机之间的设计•适应中水头和中流量的水力条件•结构简单、效率较高和运行稳定6. 级联水轮机级联水轮机是将两台或多台水轮机串联起来使用的一种方式。
高比转速与低比转速水轮机对比
低比转速水轮机的应用场景与适用范围
应用场景
低比转速水轮机适用于水头较高、流量较小的水电站，特别是在水力资源丰富、 地势落差较大的地区。
适用范围
低比转速水轮机适用于水头变化较小、流量变化较大的水电站，特别是在需要 提高水电站运行稳定性的场合。
两者在应用场景和适用范围上的比较
比较
高比转速水轮机适用于低水头、大流量的水电站，而低比转速水轮机适用于高水 头、小流量的水电站。两者在应用场景和适用范围上存在明显的差异。
高比转速与低比转速水轮机 对比
contents
目录
• 概述 • 工作原理与性能特点 • 应用场景与适用范围 • 优缺点分析 • 发展趋势与展望
01
概述
高比转速水轮机定义
高比转速水轮机是指单位流量和单位 转速较大，或者单位功率和单位转速 较小的一类水轮机。
高比转速水轮机通常具有较小的转轮 直径和较高的转速，适用于水头较低、 流量较大的水电站。
高效能与高稳定性
随着技术的不断进步，高比转速水轮机在效率和 稳定性方面取得了显著提升，未来将进一步优化 设计，提高运行效率。
智能化与自动化
随着智能化和自动化技术的广泛应用，高比转速 水轮机的监控、控制和保护系统将更加完善，提 高设备的可靠性和安全性。
环保与节能
随着环保意识的增强，高比转速水轮机在设计和 制造过程中将更加注重环保和节能，降低对环境 的影响。
高比转速水轮机具有较高的效率和单 位流量，但制造成本较高，稳定性较 差；而低比转速水轮机则具有较好的 稳定性和较低的制造成本，但效率和 单位流量较低。
VS
在选择水轮机时，应根据水电站的具 体条件和要求进行综合考虑，以选择 最适合的水轮机类型。
05
传统“四叶水轮机”和新型“多叶水轮机”对比
传统“四叶水轮机”和新型“多叶水轮机”对比一、我国水力发电技术发展现状我国目前可供开发的水力资源达3.78*10＾5MW,年发电量为19233.04亿KW/h，居世界首位。
到1990年底，全国水电总装机容量为36045.5MW，年发电量为1263.50亿KW/h约占可开发水力资源的9.53%和6.57%。
随着国民经济的发展，2000年水电装机增加到80000MW。
作为一种获取廉价电力能源—水电能，目前水力发电的优、缺点如下：优点：1、它是自然界一种不断更新的能源，取之不尽用之不竭；2、没有空气污染，对水没有热污染；3、水能资源的开发，一般都同时满足防洪、发电、灌溉、渔业、航运及工业供水、环境卫生等综合要求；4、如采用适当的装置，限制水压上升，启动和带负荷的时间很短，灵活可靠，具担负尖峰负荷的能力；5、运行、维护、更换改造的费用低；6、技术成熟效率高；7、设备简单，发热只限于轴承和电机，使用寿命长；8、旧电站可以更换水轮机转轮和发电机，便于技术改造。
9、可以采用水泵-水轮机蓄能。
缺点：1、受限于自然界的条件，地处偏远，分布不均匀；2、远离高消费中心，输电距离较长；3、有气蚀问题；4、有淹没土地、城镇、道路的问题，要千与人们，赔偿费用高。
5、和火电相比，初期投资高，施工期较长。
二、以“四叶水轮”为代表的水轮机技术存在误区和风车的风轮一样，风叶是发电机获取动能的关键部件，同样水轮和叶片是水力发电机获取水能的动力获取机构，水轮获取水能的能力将直接影响水力发电机的发电效率。
目前，市场上2到18米的低水头混流发电机、水轮和叶片主要是“四叶片水轮”或者“侧面进水式水轮”等技术。
该技术虽然是水力发电机的传统理论，但是随着水电领域有识之士与专家学者的多年研究试验，发现该理论存在很大误区。
“四叶片水轮”为代表的传统水轮机技术存在以下错误观念：其一，“四叶片水轮”的设计一直搬用船的螺旋浆的设计理论为其所用。
其实螺旋浆的机械原理和水力发电水轮的机械原理是有本质上的区别的。
冲击式水轮机与水轮发电机的性能对比分析
冲击式水轮机与水轮发电机的性能对比分析引言水力发电是一种广泛应用的清洁能源发电方式，其中冲击式水轮机和水轮发电机是两种常见的水力发电设备。
本文将对冲击式水轮机和水轮发电机的性能进行比较分析，以期为水力发电系统的选择提供参考。
冲击式水轮机：冲击式水轮机是一种基于冲击浸润水悬挂轮盘和由轮盘产生的高速水射流的水力机械。
其工作原理是通过水流的速度转化为动能，实现发电。
冲击式水轮机的特点如下：1. 高效率：冲击式水轮机能将水流的动能转化为电能，其转换效率一般较高。
2. 适应性广泛：冲击式水轮机适用于各种流量和高度的水源，特别适合用于山区和丘陵地区。
3. 简单结构：冲击式水轮机由轮盘、喷嘴和发电机等简单部件组成，维护和维修相对容易。
4. 抗污性强：冲击式水轮机因其特殊的工作方式，较少受到水源污染的影响，具有较强的抗污能力。
水轮发电机：水轮发电机是一种利用水流驱动水轮旋转，并通过水轮带动发电机发电的设备。
其工作原理是通过水流的动能转换为机械能，并驱动发电机产生电能。
水轮发电机的特点如下：1. 较高的效率：水轮发电机也能将水流的动能高效转换为电能，其转换效率一般较高。
2. 大容量：水轮发电机具有较大的装机容量，可以满足大型水力发电站的需求。
3. 抗冲击性强：水轮发电机采用坚固的轮盘结构和稳定的支撑系统，能够抵御水流冲击和其他外力的影响。
4. 高可靠性：水轮发电机由于其结构简单、零部件少，因此在运行过程中具有较高的可靠性和稳定性。
性能对比分析：在对冲击式水轮机和水轮发电机进行性能对比分析时，我们需要考虑以下几个方面：1. 效率：冲击式水轮机和水轮发电机在转换水流动能为电能的效率上都表现良好，两者并无明显差异。
2. 容量：水轮发电机相对于冲击式水轮机而言具有更大的装机容量。
对于大型水力发电站，水轮发电机更适合。
3. 适应性：冲击式水轮机适应性较广，适用于各种流量和高度的水源，特别适合于山区和丘陵地区。
水轮发电机由于其较大的装机容量，更适用于水流条件较为稳定的大型水力资源地区。
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，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，又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，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，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，适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40～200m。
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。
试析广蓄 B 厂水泵水轮机结构与常规水轮机结构的差异(
试析广蓄 B 厂水泵水轮机结构与常规水轮机结构的差异作者：王晟2009-8-4 发布在：企业文化--《健翔青年第4期》文章来自河南回龙对于一个水电站来说，水轮机部分应该是处于一个非常重要的一块，它不但承担着能量转换的任务，同时也是决定一个水电站是否能够运行的核心所在，常规水轮机大致可以分为混流式斜流式、轴流式以及贯流式。
抽水蓄能电厂的分类大致有 : 四机式、三机式以及现在普遍采用的单机式，在单机式当中，又以混流可逆式机组最为普及。
广蓄 B 厂便是采用单级可逆式机组，由于这种机组的水泵水轮机结构与常规水电站的混流式机组相似，因此特将广蓄 B 厂水泵水轮机结构与常规混流式电站转轮结构作一比较，以供大家商讨。
为了讨论的方便，我们按照水轮机工况的过流部件的先后来加以比较 :1 ．蜗壳蜗壳在常规水电站的作用仅仅是将水流以最小的能量损失导向转轮并同时使水流具有环量。
但在蓄能电站，它还有一种作用便是当机组作泵工况运行时，它收集转轮所泵出的水流并将水流的动能转换成压能输入引水钢管。
蓄能电站的蜗壳行同常规水泵，但有了活动导叶可以调节水流而保持高效运行，这一点普通水泵是无法做到的。
2 ．座环在所有的立式机组电站中，座环的作用是承受整个机组的重量以及轴向水推力，并以最小的水力损失将水流引入导入导水机构。
同时，座环的中心线也是机组安装的基准线，因此，座环的设计和安装便显的尤为重要。
座环主要由上、下环和固定导叶三部分组成。
现在的蓄能机组和常规机组座环都倾向于采用 [ 平行边结构而非原来的蝶形边结构。
广蓄 B 厂便是采用的平行边结构，这种平行边结构与蝶形边结构相比较的优点主要有 :•蝶形边外缘与蜗壳各节连接处都在同一直径上，使得蜗壳的小断面必须使用椭圆断面，从而造成椭圆断面与蜗壳连接处、座环和蜗壳的应力都较大 ; 而平行边与座环的结构允许蜗壳各节的连接点不在同一直线上，使得相应的结构径向力大大减小。
•从加工的角度来说，平行边结构较蝶形结构容易许多，简化了加工工艺。
各类型水轮机的型式和适用情况表
各类型水轮机的型式和适用情况表类型名称适用情况
反击式水轮机混流式应用普遍，性能稳定，效率较高（最高达94%），适用水头范围从十几米到六、七百米，单机容量从几个千瓦到几十个
千瓦，可适用于大、中、小型水电站
轴流式
轴流转浆式：适用于低水头（几米到几十米）、大流量，大、
中型水电站，单机容量最大可达二十多万千瓦，性能稳定，
高效率区宽广。
轴流定浆式：适用于低水头、大流量、中小型水电站，单机
容量从几个千瓦到数百千瓦，运行稳定性较差，低负荷运行
时效率低。
斜流式斜流式水轮机是一种新型机型，适用水头较广，最高达二百米，性能稳定，高效率区宽广，亦可适用于抽水蓄能电站。
贯流式过水能力大，水力损失较小，效率较高，结构紧凑，适用水头可达二十多米，单机容量从几个千瓦到几万千瓦，适用于
低水头电站和潮汐电站。
冲击
式水轮机水斗式
适用于高水头（最高达1760米）电站，单机容量从十多千
瓦到二十多万千瓦，性能稳定，效率较反击式水轮机低些，
但结构简单。
斜击式水头适用范围从二十多米到三百米，转轮结构较水斗式简单，制造容易，过水能力较水斗式大些。
水轮机知识--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，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，又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。
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，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，又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，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，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，适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40～200m。
高比转速与低比转速水轮机对比 PPT
减速机需要定期维保， 同时在高速运转时容易发生
故障，增加了水轮机 运行的机械故障率。
同轴联接，仅需三个月 注油一次。无减速机的结构
在保障运行效果的同时 彻底避免了减速机产生的
机械故障。
产品比较
结构安全稳定性
带减速机混流式水轮机
内部装有减速机 水轮机重心不在塔体中心立柱
小型直联混流式水轮机
检测：公司拥有国内行业唯一的水轮机性能测试平台，同时与众
多检测监督机构保持良好密切的合作关系，确保我司产品优质高效。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
产品介绍
小型直联 超低比速 混流式水轮机
运行更稳定
机械效率更高 结构更为稳定 维护检修更方便
产品比较
加工制造工艺
带减速T机ex混t in流h式ere水轮机
自主
研发 第五代
更新 换代
第六代 第七代
即便如此 我们仍一直在努力…
双击式水轮机
带减速机的混流式水轮机 效率很高，运行平稳
南京星飞引入水轮机技术 取得两项国家发明专利 已经大面积推广使用
最早开始冷却塔节能改造 效率不高，故障率高
市场反应强烈，客户评价很高
效率很低，市场表现不好 市场反应平平
产品介绍
高比转速与低比转速水轮机对比
内容
产品介绍 产品比较
产品介绍
南京星飞始终屹立于冷却塔用水轮机研发的最前沿
历经七次重大技术革新目前水轮机已经全面采用
直联 混流式水轮机
小型直联超低比速混流式水轮机 带减速箱
混流式水轮机
产品介绍
第一代 第二代 第三代
自主 研发 更新 第四代 换代
水轮机与冲击式水轮机的对比研究
水轮机与冲击式水轮机的对比研究引言水能作为一种可再生的能源，被广泛应用于发电行业。
在水力发电中，水轮机是常用的发电设备之一。
近年来，冲击式水轮机作为一种新型水轮机出现，并逐渐受到关注。
本文将对水轮机和冲击式水轮机进行对比研究，分析其优点、特点以及适用情况，以期为水力发电领域的技术发展提供参考。
一、水轮机1. 概述水轮机是一种利用水能驱动涡轮转动，通过机械装置将水动能转化为机械能，进而驱动发电机发电的设备。
水轮机按照工作原理可分为水力能转换器（水轮涡轮机）和水动力转换器（水涡轮发电机组）。
水轮机广泛应用于水力发电站，具有水能利用效率高、运行稳定可靠等优点。
2. 工作原理水轮机利用水的冲击力和转动力，通过叶轮的旋转来产生工作功，进而驱动发电机发电。
水轮机的工作原理可以简述为：水通过输水管道流入水轮机进口，经过导水管、喷嘴等装置高速喷射到叶轮上，使叶轮转动，然后将转动传导给发电机，进而产生电能。
3. 优点与适用情况水轮机具有以下优点：- 水能利用效率高，可达到80%以上；- 运行稳定可靠，适用于长期稳定供电的场合；- 可根据水流条件进行设计和改进，具有较高的灵活性。
水轮机适用于水流条件稳定、水头变化不大的水电站。
然而，对于水头变化较大的水流，水轮机的效率可能会下降，因此存在一定的改进空间。
二、冲击式水轮机1. 概述冲击式水轮机是一种利用水流动量变化的冲击力驱动叶轮旋转，并通过机械装置将水动能转化为机械能的水轮机。
冲击式水轮机相对于传统水轮机而言，具有结构简单、利用水流冲击力高效等特点。
2. 工作原理冲击式水轮机的工作原理可以简述如下：水流进入水轮机，经过喷孔缩小流道，使得流速增加和流量减小，水流通过喷孔后与喷嘴壁面相撞，产生冲击力，进而使得叶轮旋转。
冲击式水轮机通过连续不断的冲击产生工作功，推动发电机发电。
3. 优点与适用情况冲击式水轮机相较于传统水轮机具有以下优点：- 结构简单，易于制造和维护；- 利用水流冲击力进行驱动效率更高；- 适用于水头变化大的水流条件，更具适应性。
抽水蓄能水轮发电机转子结构对比分析
抽水蓄能水轮发电机转子结构对比分析【摘要】工业生产中所应用到的抽水蓄能发电机容量较大，实际运行时转速也很高，很容易发生运行故障。
为了避免水轮发电机运行故障的发生，需要在水轮发电机结构设计上做出相应的改进。
考虑到转子结构的设计质量是影响水轮发电机发生故障的重要原因，所以在设计时一定要做好严格的发电机转子结构设计，切实提高水轮机转子结构的强度和刚度。
以某蓄能水电站为例，本文对抽水蓄能水轮发电机转子结构设计进行了分析，并对比了多种不同方式的转子结构设计，得出相关结论，以供同行参考。
【关键词】抽水蓄能；水轮发电机；转子结构抽水蓄能水轮发电机转子结构的强度与刚度决定了水轮机运行的稳定性。
一般情况下，为了满足水轮发电机大容量、高转速的运行要求，在设计发电机转子结构时会将转子结构中的磁轭和转抽设为一体，材料采用强度比较高的锻钢，将磁极结构设置为向心磁极结构，以便消除转子离心力对线圈的影响。
这种结构形式能起到一定保障作用，但是设计相对复杂，在加上设计成本较高，所以实践时还需慎用。
下面，笔者以两种容量相同、极数对也相同的水轮机转子结构为例，对二者进行对比研究，详细结论如下。
一、抽水蓄能水轮发电机转子结构设计概况1、水轮发电机转子结构设计的作用在探讨抽水蓄能水轮发电机转子结构的设计之前，我们先对抽水蓄能水轮发电机会转子结构作用进行分析。
从功能作用上来看，水轮发电机本身在电力系统中起调缝调相的作用，对电力系统的安全、稳定运行起着重要的保障、控制作用。
而发电机中的转子结构则主要负责推动水轮运转，实现发电。
如果水轮发电机的转子结构设计不当，水轮发电质量也会随之受到影响，甚至导致发电无法完成。
所以说在抽水蓄能水轮发电机运行中，做好转子结构设计，充分保障转轴的稳定运行对水轮发电是极有意义的。
2、传统方案和与新方案的比较在传统的设计方案中，设计人员在设计水轮发电机电子结构时大多采用向心磁极方案，即将结构中的转子磁轭与转轴连为一体，实现转轴转动，结构运行的目的。
抽水蓄能电厂水泵水轮机机组主轴密封型式对比
Telecom Power Technology设计应用抽水蓄能电厂水泵水轮机机组主轴密封型式对比邢红超（安徽桐城抽水蓄能有限公司，安徽桐城抽水蓄能电厂水泵水轮机结构装置中，主轴密封形式常见的有轴向主轴密封和径向主轴密封两种，两者在实际应用中的特点各异。
对比分析各自的密封结构和工作原理，以加深认知，希望所提内容可为类似项目设备的水泵水轮机；主轴密封型式；运行原理Comparison of Main Shaft Seal Types of Pump Turbine Units in Pumped Storage PowerPlantXING HongchaoAnhui Tongcheng Pumped Storage Co.，Ltd.，TongchengIn the structure of pump turbine in pumped storage power plantshaft seal axial spindle seal and radial spindle seal，which have different characteristics in practical application.The sealing structure and working principle of each seal are compared and analyzed to deepen the cognition.It is hoped that图1 某机组自补偿式径向主轴密封结构自补偿式径向主轴密封组成主轴密封抗磨环共包含2块，配套6颗扭矩螺栓，以提高两者连接的稳定性。
抗磨环外表面采取的是抱轴固定和焊接的制作方式，材料选用的是马氏体不锈钢，具有足够的强度和耐磨性，相较 2020年9月25日第37卷第18期Telecom Power TechnologyＳｅｐ． ２５，２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． １８ 邢红超：抽水蓄能电厂水泵水轮机机组 主轴密封型式对比于炭精密封环和树脂密封环两者其硬度有所提高。
冲击式水轮机组选型方法的分析与比较
冲击式水轮机组选型方法的分析与比较冲击式水轮机组是一种利用水流动能转换成机械能的设备。
在选择冲击式水轮机组时，需要考虑多个因素，包括水头、流量、效率、可靠性以及运行成本等。
本文将从以上几个方面进行分析与比较，以帮助读者更好地理解冲击式水轮机组的选型方法。
首先，水头是选择冲击式水轮机组的关键因素之一、水头是指水位差与水流动速度所共同产生的能量，是决定水轮机组输出功率的重要参数。
对于有一定水头但水流速度较小的场合，宜选择高水头、低速度的冲击式水轮机组。
而对于水头较小但水流速度较快的场合，则宜选择低水头、高速度的冲击式水轮机组。
其次，流量是另一个需要考虑的因素。
流量是指单位时间内通过流体的体积。
冲击式水轮机组根据流量的大小，可分为小流量、中流量和大流量冲击式水轮机组。
根据具体的水资源条件和用电需求，选择适当的流量范围的冲击式水轮机组非常重要。
第三，效率也是考虑的重要因素之一、效率是指冲击式水轮机组将水动能转换成机械能的比率。
一般情况下，冲击式水轮机组的效率较高，可达到70%以上。
但在实际应用中，由于灰垢、磨损等因素的存在，效率可能会有所降低。
因此，在选型时应选择高效率的冲击式水轮机组，以提高能源利用效率。
第四，可靠性是选择冲击式水轮机组的另一个关键因素。
可靠性是指冲击式水轮机组在使用过程中的稳定性和安全性。
冲击式水轮机组通常采用耐磨材料制造，能够在恶劣环境下运行，并具有较高的抗磨损性能。
在选择时，应考虑供应商的信誉度和产品的质量保证，以确保冲击式水轮机组的可靠性。
最后，运行成本也是需要考虑的因素之一、运行成本包括运维费用、维修费用和能耗等。
在选择冲击式水轮机组时，应考虑设备的投资成本、运行费用以及长期维护成本等，以降低运行成本并提高经济效益。
总之，选择冲击式水轮机组要考虑多个因素，包括水头、流量、效率、可靠性和运行成本等。
在选型时，应根据具体的水资源条件和用电需求，综合考虑各个因素，选择适合的冲击式水轮机组。
水轮机比较
强度低， 故障多， 寿命短。 强度低， 故障多， 寿命短。 强度高， 强度高， 故障少， 寿命长。 故障Байду номын сангаас， 寿命长。 寿命
轴承数量及齿轮数量多， 护，传动中只有 2 个大型
在冷却塔上 的适用性
冷却塔为有压水力系统， 适合在冷却塔的有压系 不适合有压系统中工作。 统中工作。
适合绝大部分流量压力 情况。 情况。
可否达到规 定风机转速 强度、 故障与
大中型塔难以达到规定 一般可达到规定转速。 转速。 可以达到规定转速。 可以达到规定转速。
严重， 最高效率 70%左右。 功率。
稳定性好较好， 一般不会 稳定性差，尤其在冷却塔 的有压系统中工作，当压 稳定性 力或流量较大时振动加 剧。 尺寸小，抗冲击能力差， 轴承，抗冲击能力强，寿 轴承，抗冲击能力强， 轴承数量 10 个左右，齿 轮数量 4，易损坏。 命长。 命长。 发生振动。 但减速器内部 稳定性好，基本无需维
过流特性
过流能力低。
过流能力强。
过流能力强。 过流能力强。
效率低，无压状态下工作 最高效率为 80%左右，有 效率特性 压状态下工作效率降低
效率高， 有压状态下最高 效率高，可达 85%以上。 效率高， 85%以上。 以上 效率可达 83%。减速机要 直连输出， 直连输出，传动无功率损 消耗 8%左右的叶轮输出 失。
类 别 特 性 水轮机属性 需要在有压系统中工作。 需要在有压系统中工作。 需要在有压系统中工作。 需要在有压系统中工作。 结构较复杂， 制造难度较 结构简单，制造容易，成 结构特点 本低廉。可不带减速机。 机。 大，成本较高。需带减速 分结构简练、高效。 分结构简练、高效。 转轮制造难度高， 转轮制造难度高，传动部 冲击式水轮机 水轮机与减速机组合式 混流式水轮机 混流式水轮机
节能水泵和水轮机比较
节能水泵技术和水轮机技术比较概述：水泵是利用动力的机械能，传给并排出水体的机械，在工业循环水中大量使用水泵，因在设计时水泵的流量和扬程都留有富裕量，给水泵改造提供了可行性。
所谓的水泵节能改造，即是通过“大泵换小泵”，减少系统中多余能量，实现节能目的，下面阐述一下节能水泵原理：一，水泵节能水泵实际扬程H（Q,t）是流量Q和时间t的函数，它的大小同工艺要求和自身参数有关，为了安全生产，在设计时都放有1.1-1.3倍的安全系数，同时可以根据生产量变化情况，操作工人可以通过调节阀门开启度和使用数量，在满足生产前提下，达到节能目的，使得水泵扬程H（Q,t）,和管网特性，生产要求完全匹配，提高水泵效率。
根据水泵轴功率计算公式可得：N=g×Q×H×η效率式中g--------重力加速度9.81Q--------循环水泵流量m3／hH-------水泵净扬程mη------效率%由上式可见，影响水泵耗能主要参数是Q（循环水泵流量m3／h），H(水泵净扬程),和水泵效率η，其中最主要的参数为Q(循环水泵流量m3／h),和H(水泵净扬程),效率对能耗的影响微乎其微，可以忽略不计，现有离心泵的效率为85%左右，所谓高效节能泵效率不会超过90%，因为受到使用现场的涡流，汽蚀，震动等不利因素，效率跟低，很难达到设计效率。
如采用国际最先进的“三元流”理念设计水泵叶片，也存在以下技术瓶颈;1,真正意义“三元流”叶片加工难度很大，需要采用国际上先进的加工中心加工才能保证加工精度，一般水泵厂及节能公司完全没有这个实力。
2，水泵叶片铸造时容易变形，导致效率低下。
结论:1,水泵节能主要通过改变Q（循环水泵流量m3／h）,和H(水泵净扬程)，达到节能目的。
3，很难通过提高效率，达到很高节能率。
二、相似性定理通过水泵相似性原理可得：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)2 N1/N2=(n1/n2)31,根据相似性定理可得流量Q和转速n成一次方关系，扬程H和转速n成平方关系，功率N和转速成三次方关系。
水轮机的分类
混流式水轮机转轮及机组
（2）轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流出， 水流方向始终平行于主轴。
适用范围：H=3-80m
广泛应用于中低水头、大流量电站。
轴流式水轮机转轮及机组
根据其转轮叶片在运行中能否转动，分为：
A、轴流定桨式
转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低。但 它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降。 适用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水 电站。
广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。
轴伸式贯流机组：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
2、冲击式水轮机 定义：利用水流的动能来做功的水轮机为冲击式水轮 机。。 特征：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由射流，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。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一 部分，而不是全部。 类型：水斗式、斜击式、双击式。
适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40～200m 。
常用于抽水蓄能水电站。
（3）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。适用于低水头、大流量的 河床式和潮汐水电站。
叶片：固定的或可转动的两种。 应用：贯流式水轮机的适用水头为1～25m，适用于低水 头、大流量的河床式和潮汐水电站。目前我国自行研制 的最大的灯泡贯流式水轮机转轮直径为5.5m，单机出力 为15MW。 类型：全贯流式、半贯流式。
全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其特点 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。目前这种机 型已很少使用。
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水轮机特性选型比较
水动能回收型冷却塔和冷却塔节能改造技术的核心是水轮机，水轮机的效率决定改造的成功与否，而影响水轮机效率的因素从水轮机选型、到工艺结构都对能改造的系统富余能量的有效利用起着决定性的作用。
1、水轮机的分类
水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。
A、冲击式水轮机工作原理：冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，有收缩喷嘴，能把水流能量转变为高速射流的动能，主要是动能的转换。
B、反击式水轮机工作原理：反击式水轮机内的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的势能和动能均有改变，主要是势能的转换。
冲击式水轮机（图片A）
反击式水轮机（图片B）
2、两种形式水轮机的能量比较
A 、冲击式水轮机能量计算公式：22)(21
21
S Q
m mV E ==
对于冲击式水轮机而言，需尽可能减小管道面积以输出更多的能量。
对所有的冲击式水轮机而言进水口处都有明显的变径（如下图2），也就相当于在管道上增加了一个阀门，多消耗了一部分能量。
B 、反击式水轮机能量计算公式：P=ρg Q H
对于反击式水轮机而言，需尽可能增加势能以输出更多的能量。
通过反击式水轮机的转轮来增加势能，满足输出功率要求，没有管道变径（如下图1），不存在额外的能量损耗。
对循环水系统而言，反击式水轮机高效率的利用系统中的流量和扬程提供的势能比冲击式水轮机减小管道面积获得更高动能更可取。
对工业循环水系统而言，额外增加阻力会减少水泵的输出流量。
所以对工业循环水系统而言，冲击式水轮机不可取。
3、两种形式水轮机的效率比较
在反击式水轮机中，水流充满整个转轮流道，全部叶片同时受到水流的作用，所以在同样的水头下，转轮直径小于冲击式水轮机，最高效率也高于冲击式水轮机。
根据冷却塔节能技改所应用工业循环水系统的特性，利用循环水系统富余能菱电反击式混流水轮机（图1） 冲击式水轮机（图2）
量驱动水轮机运转，在工业循环水中较小流量和较小压头的前提下，系统能量的有效利用是建立在水轮机高效率的基础上。
在相同的流量和水头下，反击式混流水轮机比冲击式水轮机效率更高，可提供更大的轴功率和更高的转速。
所以对工业循环水系统而言，冲击式水轮机不可取。
附：市场上的反击式水轮机与冲击式水轮机对比。
反击式水轮机与冲击式水轮机对比
内容（合肥菱电）反击式混流水轮
机
（同行其它企业）冲击式水轮机
工作原理
反击式水轮机是利用
水流的压力和动能来做功
冲击式水轮机是利用
高速水流冲击叶片来做功
工艺结构球墨铸铁铸造钢结构焊接
工艺优势铸件结构流道尺寸更精确，流
道表面更光滑，有利于提高水
轮机的效率
钢结构焊接成本低。
工艺、质量保障性低。
水轮机直径小大
风筒内风阻小（散热效果好）大（散热效果较差）
润滑形式减速器组油润滑输出轴脂润滑
设备效率86.70% 标称效率95%以上实测效率未知
调节水轮机自身活动导叶可调节，
可在流量对应杨程的25%范围
内进行调节，对应不同转速的
输出要求。
自身无可调节机构，有多少余压
输出多少功率，转速固定
应用世界上使用最广泛的一种水轮
机其结构较简单，最高效率也
比轴流式的高。
这类水轮机都用于高水头电站，
水头变化相对较小，速度变化不
大，因而效率受负荷变化的影响
较小，效率曲线比较平缓。
水头范围混流式水轮机适用的水头范围
很宽，为5～700米
小型水斗式用于水头40～250m，
大型水斗式用在水头400～4500m
4、混流式水轮机的选型
水轮机效率的高低主要看水轮机的转轮，水轮机的转轮是大型发电机组厂家经过多次的试验和改型确定的，其叶片的形状是不可以轻易改变的，对于一定形状的叶片，分别给出三个参数：单位流量(Q1)、单位转速(n1)和单位功率(N1)，同一种叶片形状做成不同大小的转轮其上述参数不变。
对于特定的转轮，选定了转轮直径（D ）和水轮机的利用水头（H ）后，水轮机的输出转速（n ）、过流量（Q ）和输出功率（N ）可通过下面的公式求得。
D
H n n 1= H
D Q Q 21= H D N N 2
1=23 水轮机的选型是这样的，对于选定的转轮型号，也就是选定水轮机的上述参数后，再选定一个转轮直径，并根据实际水轮机利用的水头计算水轮机的过流量和输出功率，如果过流量和输出功率满足我们要求的流量和风机轴功率时，则水轮机型号选择合适，如不能满足要求，则更换转轮直径和水轮机型号，直到计算出来的水轮机过流量和输出功率满足要求，这时计算出的转速就是水轮机的输出转速，用该转速和风机轴转速的比即为减速器的减速比。
5、水轮机配套减速器作用
1）绘制功率限制线的目的是考虑到水轮机在最大功率下运行时，已不可能按正常规律进行功率调节。
水轮机在超过95﹪最大功率运行时，若导叶开度增大，流量会增大，单功率并不一定增加，甚至可能会减少。
这是因为此时转轮中的水力损失急剧增加，水轮机效率下降对功率的影响超过了流量对功率的影响。
这种情况使调速器对水轮机的调节性变得很差，可能会危及水轮机的运行稳定。
为了避免发生这种情况，并保证水轮机具有一定的功率储备，故将水轮机限制在最大功率的95﹪（大型水轮机有时取97﹪）范围内运行。
新研制的混流式水轮机转轮，其模型综合特性曲线中还标出了初生空化线，给类涡带发生的区域和无涡带区以及保证运行范围等。
图为混流式水轮机的模型综合特性曲线图。
摘自：中国电力出版社08年版《水轮机原理与运行》P240页
结论：根据混流式水轮机模型综合特性曲线，保证水轮机在最大功率下运行，则输出轴的转速远高于冷却塔风机所需的转速，如果强制性降低水轮机的转速，则会大大降低水轮机效率，为保证水轮机的运行高效稳定，减速机的作用是显而易见的。
合肥菱电冷却设备有限公司
技术部
2011 09 26。