多种水轮发电机组结构原理
多种水轮发电机组结构原理
龙滩水电站尾水管施工
混流式水轮机转轮
上冠 下环 泄水锥 翼型扭曲叶片 (12~21片) 止漏环(迷宫环) 减压装置
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
1—导叶；2—叶片；3—轮毂
反击式（Reaction Hydraulic Turbine） 轴流式：轴向进流，轴向出流 axial flow turbine, Kaplan turbine
1
4
2
4
3
5
1－导叶；2－叶片；3－轮毂 4－蜗壳；5－尾水管
反击式水轮机 ❖ 斜流式水轮机 ❖ 水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动，其转轮叶片大多做成可转的形式。 ❖ 适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40~200m。
➢
③根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力；
➢
④关机时截断水流。
导水机构（distributor ）
➢ 组成：导叶和传动机构。 ➢ 导叶：导水机构的主体，由导叶体和导叶轴两部分组成。上下端分别固定在底环和顶盖上，为流
线形。 ➢ 传动机构：由控制环、连杆、转臂三部分组成，用于传递接力器操作力矩，使导叶转动，改变导
引水部件—蜗壳和座环
蜗壳 以沿水流方向过水断面的面积逐渐减小的蜗形流道，紧紧围住导水机构，使水流进入导水机构具有一定的
旋转环量 。并基本保证水流的对称、均匀性，从而提高效率。
三峡电站的一台机组蜗壳，由高强度钢板卷制焊接而成，与大坝引水管相连，蜗壳中间是座环及固 定导叶。
水轮机原理及构造
水轮机原理及构造1、概述混流式水轮机工作原理：水流经压力钢管在开启蝶阀后进入蜗壳形成封闭的环流〔形成环流是为了使水流作用转轮时，使转轮各方向受力均匀，到达机组稳定运行的目的〕，在导叶开启后，水流径向进入转轮又轴向流出转轮〔所以称之为混流式水轮机〕，在这个过程中由水流和水轮机的相互作用，水流能量传给水轮机，水轮机开始旋转作功。
水轮机带动直流励磁的同步发电机转子旋转后，根据电磁感应原理〔问题〕，在三相定子绕阻中便感应出交流电势，带上外负荷后便输出电流。
注：电磁感应闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
①产生感应电流的必要条件是：a、电路要闭合；b、闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动，缺一不可；假设是闭合电路的一部分导体，但不做切割磁感线运动则无感应电流，假设导体做切割磁感线运动但电路不闭合，导体上仍无感应电流则导体两端有感应电压。
②感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关三者互相垂直，改变磁场方向或改变导体切割磁感线方向都会改变感应电流的方向。
③在电磁感应现象中机械能转化为电能。
应用：发电机是根据电磁感应原理制成的，它使人们大规模获得电能成为现实。
①交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。
②交流电的周期与频率周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量，周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，所以单位是“秒”；频率是指每秒钟内线圈转动的周数，它的单位是“赫”。
我国使用的交流电周期为0.02秒，频率是50赫，其意义是发电机线圈转一周用时0.02秒，即1秒内线圈转50周，因为线圈每转一周电流方向改变两次，所以，频率为50赫的交流电在1秒钟内方向改变100次。
2、水轮机的主要类型：水轮机基本类型有：还击式冲击式还击式：混流式〔HL〕、东风：HLA722C-LJ-192HL混流式水轮机设计序号为A722C为L立轴J金属蜗壳192转轮直径为192cm轴流式〔ZL〕：轴流转桨式〔ZZ〕轴流定桨式〔ZD〕、斜流式〔XL〕、贯流式〔GL〕：贯流转桨式〔GZ〕贯流定桨式〔GD〕特点：将位能〔势能〕、动能转换为压能，进行工作；转轮完全淹没在密闭的水体中。
水轮机结构与原理
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。
早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。
现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。
在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。
作完功的水则通过尾水管道排向下游。
水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。
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。
冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。
冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。
斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型机组。
早期的冲击式水轮机的水流在冲击叶片时，动能损失很大，效率不高。
1889年，美国工程师佩尔顿发明了水斗式水轮机，它有流线型的收缩喷嘴，能把水流能量高效率地转变为高速射流的动能。
理论分析证明，当水斗节圆处的圆周速度约为射流速度的一半时，效率最高。
这种水轮机在负荷发生变化时，转轮的进水速度方向不变，加之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，最高效率超过91％。
20世纪80年代初，世界上单机功率最大的水斗式水轮机装于挪威的悉·西马电站，其单机容量为315兆瓦，水头885米，转速为300转／分，于1980年投入运行。
水头最高的水斗式水轮机装于奥地利的赖瑟克山电站，其单机功率为22.8兆瓦，转速750转/分，水头达1763.5米，1959年投入运行。
反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。
在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。
水轮发电机组组成部件及作用
水轮发电机组组成部件及作用以水轮发电机组组成部件及作用为题，我们来详细介绍一下水轮发电机组的构成和各个部件的作用。
水轮发电机组是一种利用水能转化为电能的装置，由水轮机、发电机和辅助设备组成。
下面我们逐个介绍各个部件的作用。
1. 水轮机：水轮机是水轮发电机组的核心部件，负责将水能转化为机械能。
它通常由水轮机转轴、叶片和水轮机壳体组成。
水轮机转轴接受水流的冲击力，转动起来带动叶片旋转，通过机械传动将旋转的动能传给发电机。
2. 发电机：发电机是水轮发电机组中的另一个重要部件，负责将机械能转化为电能。
它通过转子和定子之间的相对运动，利用电磁感应原理产生电流。
转子是由转子轴和磁铁组成，定子是由定子线圈和铁芯组成。
当转子旋转时，磁铁产生变化的磁场，使定子线圈中的电流产生变化，从而产生交流电。
3. 水轮机进水系统：水轮机进水系统主要包括进水管道、调节门和水轮机进口。
进水管道将水引入水轮机，调节门用于调节水的流量和水轮机的运行状态，水轮机进口则是水流进入水轮机的入口。
4. 冷却系统：水轮机发电过程中会产生热量，为了保证水轮机的正常运行，需要使用冷却系统对其进行冷却。
冷却系统由冷却水管道、冷却水箱、冷却水泵等组成，通过循环供水的方式将冷却水流经水轮机和发电机，降低其温度。
5. 调速系统：调速系统用于控制水轮机的转速，以保证发电机输出电能的稳定。
调速系统由调速器和执行机构组成，通过检测发电机输出电能的频率，调整调速器的开度，从而控制水轮机的进水量，实现对转速的调节。
6. 电气控制系统：电气控制系统负责对水轮发电机组的电气设备进行监控和控制。
它包括发电机的电气保护装置、电气控制柜、自动调节装置等。
电气控制系统可以实现对发电机的启动、停止、调速等操作，并对发电机运行时的电压、电流、频率等参数进行监测和保护。
以上是水轮发电机组的主要组成部件及其作用。
水轮机负责将水能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能，进水系统、冷却系统、调速系统和电气控制系统则分别起到引水、冷却、调速和控制的作用。
水轮发电机的结构(讲义) ppt
❖ 水轮发电机组的型式
按布置方式分：可分为卧式和立式两种。
卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。 一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和 伞式两种。
推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机， 它适用于转速在100r/min以上。
推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机， 无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适 用于转速在150r/min以下。
其主要作用是承受立轴水轮发电机组转动部分全部重 量及水推力等负荷，并将这些负荷传给负荷机架。
❖ 推力轴承的分类
推力轴承支承结构方式主要有弹性垫支承式、刚性抗 重螺栓支承式、弹性油箱支承和平衡块支承式四种。
弹性垫支承式只用于小容量的立轴发电机；弹性油箱 支承和平衡块支承式用于大中型发电机；中小型水轮 发电机的推力轴承一般采- 用刚性抗重螺栓支承方式。
❖ 机架由中心体和支臂组成，一般采用钢 板焊接结构，中心体为圆盘形式，支臂 大多为工字梁形式。
❖ 机架按其所处的位置分为上、下机架， 按承载性质分为负荷机架和非负荷机架 。
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推力轴承
❖ 推力轴承的组成和作用
推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件， 主要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及 冷却装置等部件组成。
三相绕组接成Y形，它的作用是当转子磁极 旋转时，定子绕组切割磁力线而感应出电势。
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定子叠片加固
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传递转矩的 主要部件，一般由主轴、转子支架、磁轭、 磁极等部件组成。
立轴水轮发- 电机转子结构
❖ 主轴
主轴的作用是用来传递扭矩，应具有一 定的强度和刚度。
机座应有足够的刚度，同时还应能适应 铁心的热变形。
水轮发电机结构及工作原理介绍_图文
– 中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用 实心磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大 于或等于750r／min的小型水轮发电机，常采用 磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工 。
– 磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。
• 磁轭与转子支架
– 磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。 – 转子支架的作用是固定磁轭。 – 对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的
• 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内 循环。
• 水轮发电机制动方式 机械制动、电气制动、混合制动
• 水轮发电机制动系统的组成 制动装置（俗称 风闸）、控制原件、管路系统。
• 机械制动的作用 为避免机组停机减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损。 一般当机组转速降低到额定转速25%~35%，自动投入制动器， 加闸停机。
– 按布置方式分：可分为卧式和立式两种。
• 卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。 • 一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
– 按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞 式两种。
• 推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机，它适 用于转速在100r/min以上。
• 推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机，无上 导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适用于转速 在150r/min以下。
起动试运行的内容和程序 ：
1. 机组起动试运行的工作范围很广，要进行从水工建筑物到 机电设备的全面检查。一般说来包括试验检查和试运行两 大部分，而且以试验检查为主。
2. 起动试运行程序： （1）水轮发电机组试运行前的检查
2. 通过检杳发现尚未完善的工作及工程或设备所存在的缺陷， 及时处理以保证电站能顺利地投产。
第一章 水轮机的类型构造及工作原理
世界上最高水头的混流式可逆水轮机装于南斯拉夫巴伊 纳巴什塔电站,水头为600.3米，水泵扬程为 623.1米， 单机功率为315兆瓦。
四川农业大学水建系
利用水流的势能和动能进行工作； 转轮完全淹没在密闭的水体中。
总结：水轮机的分类
混流式 轴流式 反击式 轴流转浆式 斜流式 全贯流式 贯流式 灯泡式 轴伸式 竖井式 轴流定浆式
座环（Stay ring）
四川农业大学水建系
三峡水轮机座环，重达 300多吨，竖立的是座环固定导叶， 内侧安装活动导叶，座环中间安装水轮机转轮。
四川农业大学水建系
导水机构（distributor ）
功用：
①引导水流按一定方向进入转轮； ②形成与改变进入转轮的速度环量； ③根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力； ④关机时截断水流。
第一节 水轮机主要类型 第二节 水轮机工作参数
第三节 水轮机的基本构造
第四节 水轮机型号 第五节 水流在反击式水轮机转轮中的运动
第六节 水轮机的基本方程式
第七节 水轮机效率及最优工况
四川农业大学水建系
本节课教学内容及教学要求
1
水轮发电机组的基本概念
掌握水轮发电机组的基本概念。
水轮机 水斗式 冲击式
利用水流的动能进行工作 四川农业大学水建系 转轮露在空气中。
半贯流式
双击式 斜击式
小结
四川农业大学水建系
第二节 水轮机的工作参数
1 、水轮机的工作参数是表征水流通过水轮机时水流能量 转换为转轮机械能过程中的一些特性数据。 2 、水轮机的基本工作参数主要有水头、流量、转速、出 力、效率。
2 、冲击式水轮机：主要利用水流的动能做功的水轮机。 冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式 和双击式。
水力发电机组工作原理
水力发电机组工作原理
水力发电机组利用水流的动能来产生电能。
具体工作原理如下：
1. 水源供给：水力发电机组需要有充足的水源供给。
通常，水会从水库、河流或自然湖泊中引入。
2. 水流控制：水流通过堤坝或闸门进行调节和控制。
这样可以控制流入水轮机的水量和水压。
3. 水轮机的工作：水流进入水轮机，推动叶片转动。
水轮机通常由水轮、轴和发电机组成。
水轮利用水流的动能转动，通过轴传递转动力量给发电机。
4. 电能输出：水轮机转动的同时，发电机也被带动转动。
发电机内部的绕组通过磁场感应原理，将机械能转化为电能。
这样产生的交流电经过变压器，最终输出为符合要求的电能。
需要注意的是，水力发电机组的效率与水的流量、水压和水轮机的设计有关。
通过合理控制水流和优化水轮机设计，可以提高发电机组的工作效率。
水轮发电机工作原理
水轮发电机工作原理
水轮发电机工作原理如下：
水轮发电机由水轮机驱动。
它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，除一般发电外，特别宜于作为调峰机组和事故备用机组。
水轮发电机组的最大容量已达80万千瓦。
柴油发电机由内燃机驱动。
它起动迅速，操作方便，但发电成本高，主要用作应急备用电源，或在大电网没有达到的地区和流动电站使用。
容量多在几千瓦至几千千瓦之间。
柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，须防止共振和断轴事故。
水轮发电机的转速将决定发出的交流电的频率，为保证这个频率的稳定，就必须稳定转子的转速。
为了稳定转速，可采用闭环控制的方式对原动机（水轮机）转速进行控制，即将发出的交流电的频率信号采样，并将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中，去控制水轮机的输出功率，通过反馈控制原理，就可以让发电机的转速稳定了。
水力发电的原理过程
水力发电的原理过程
水力发电的原理过程如下：
1.水库蓄水：水力发电站通常建在水库上游，当水库蓄满水后，水库中的水通过流量控制设备进入水轮机。
2.水轮机运转：水流进入水轮机，推动水轮机的叶轮旋转。
水轮机可以是以水流方向为轴旋转的水轮机，也可以是以垂直于水流方向旋转的水轮机。
常见的水轮机有水轮发电机组和水轮压缩机组。
3.发电机发电：水轮机将流经的水流动能转换为机械能，进而驱动发电机转动。
发电机通过磁场和导线之间的相互作用，将机械能转化成电能。
发电机所产生的交流电经过变压器，转化为适合输送的高压电力。
4.输电输送：输电线路将发电机产生的高压电力输送到消费者所在地。
为了减少输电损耗，通常采用高压输电。
在输送过程中，可能需要通过变压器将电能变为低压电力，以适应用户的需求。
5.供电使用：输电线路将电力送到消费者，供给消费者使用。
电力可以用于家庭、工业、商业等各个领域。
总体来说，水力发电利用水的动能转化为机械能，再经过发电机转化为电能，最
终供给给用户使用。
这种能源转化的过程可以有效利用水资源，减少对化石能源的依赖，并具有环保和可再生的特点。
水轮机概论及工作原理
2. 工程措施：合理选择安装高程，采取防 沙、排沙措施，防止有害泥沙进入水轮机。
3. 运行方面：避开低负荷、低水头运行， 合理调度，必要时向尾水管补气。
40
水轮机的吸出高度
汽蚀系数 吸出高度 水轮机安装高程
41
汽蚀系数
水能→机械能→电能
5
水轮机的工作参数
1.工作水头 ，又称净水头，等于毛水头减去引水系统水头损失。
差。
毛水头也叫装置水头，等于水电站上下游水位
2.流量
表示水流在单位时间内通过水轮机的 体积。
3.功率
输入功率为水流对水轮机每秒钟付出的机械能。
轮机的出力。
输出功率为水轮机轴输出的机械功率，也叫水
通常所说的水轮机功率，指水轮机输出功率。
按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和 伞式两种。
推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机， 它适用于转速在100r/min以上。
推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机， 无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适 用于转速在150r/min以下。
按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种 。
2
容积式：依靠运动元件改变 工作容积来实现能量转化 。
（2）按结构分
叶片式 ：依靠高速旋转叶片 与流体之间力的相互作用来 转换能量，又称透平机械 。
3
■水力原动机：以水流为原动力，并将水流能
（ 水轮机 ） 流
量转换为机械能的装置，水
水流能量
经过水力原动机时，
将减少。
■水力工作机：将机械能转换为液体的能量，
适用范围：适用H: 2～25m,小型河床电站。
水轮发电机的种类及原理
水轮发电机的种类及原理
水电厂的发电机都为同步电机，它能把原动机（水轮机）的机械能转变成电能。
当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。
导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。
发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。
后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。
现代发电站中最常用的是同步发电机。
这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率，也能提供无功功率,可满足各种负载的需要。
异步发电机由于没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但是不能向负载提供无功功率，而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。
因此异步发电机运行时必须与其他同步电机并联，或者并接相当数量的电容器。
这限制了异步发电机的应用范围，只能较多地应用于小型自动化水电站。
水轮发电机结构形式有以下几种：
1）卧式结构卧式结构的水轮发电机通常有冲击式水轮机驱动。
2）立式结构国产水轮发电机组广泛采用立式结构。
立式水轮发电机组通常由混流式或轴流式水轮机驱动。
立式结构又可分为悬式和伞式。
发电机推力轴承位于转子上部的统称为悬式,位于转子下部的统称为伞式。
3）贯流式结构贯流式水轮发电机组由贯流式水轮机驱动。
贯流式水轮机是一种带有固定或可调转轮叶片的轴流式水轮机的特殊型式。
它的主要特征是转轮轴线采取水平或倾斜布置,并与水轮机进水管和出水管水流方向一致。
贯流式水轮发电机具有结构紧凑,重量轻的优点,广泛用于低水头的电站中。
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势能。
尾水管 （draft tube）
型式： 直锥形——用于小型水轮机； 弯锥形——用于卧轴水轮机； 弯肘形——（大中型电站）。
直锥形
弯锥形
尾水管 （draft tube）
组成：进口直锥段、肘管、出口扩散段。
龙滩水电站尾水管施工
混流式水轮机转轮
轴流式水轮机
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。
应用水头约为3~80m，在中低水头、大流量水电站中得 到了广泛应用。
1—导叶；2—叶片；3—轮毂
反击式（Reaction Hydraulic Turbine）
轴流式：轴向进流，轴向出流
axial flow turbine, Kaplan turbine
水轮发电机组结构及工作原理
主讲：王高理
2016年10月18日
本次培训内容
1 水轮发电机组概述
水 轮
2 水轮机的型号及标称直径
发
3 水轮机的工作参数
电
机
4 公司电厂主机参数
5 水轮机基本结构
6 水轮发电机基本结构
第一章 水轮机发电机组概述
坝后式水电站
水电站的分类
引水式水电站
水电站的分类
一、水头 Head
水轮机流量：水流在单位时间内通过水 轮机的水流体积
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
H和Q是水力发电的两大要素， H大Q小也发 不出大量电， Q大H小也发不出大量电
(3) 全伞式
无上导，有下导。 转动部分重量→推力轴承支撑结构→顶盖→座环
第二章 水轮机的型号及标称直径
一、反击式水轮机的型号
HL 200 L J 500
水轮机型号
型式
代号
混流式
HL
斜流式
XL
轴流转浆式
ZZ
轴流定浆式
ZD
贯流转浆式
GZ
贯流定浆式
GD
可逆式
N
转 主轴布置型式
引水室特征
轮
型
型式 代号
小结
水轮发电机组的形式
1、悬挂式发电机: 推力轴承位于转子上方的发电机，它适用于转速在 100r/min以上。其优点是推力轴承损耗小，装配方 便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，耗费钢材 多。
悬式发电机
定
上
子 外
下
壳
下导轴承 支撑下导与风闸
2、伞式发电机
推力轴承位于转子下方，设在下机架上 高压油膜 传力方式：机组转动部分重量→推力头
根据其发电装置形式的不同，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，目前已很少使用。
全贯流式水轮机
1—转轮叶片；2—转轮轮缘；3—发电机转子轮辋；4—发电机定子；5、6—支柱；7—轴颈； 8—轮毂；9—锥形插入物；10—拉紧杆； 11—导叶；12—推力轴承；13—导轴承
1
4
2
4
3
5
1－导叶；2－叶片；3－轮毂 4－蜗壳；5－尾水管
反击式水轮机
斜流式水轮机
水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动，其 转轮叶片大多做成可转的形式。
适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40~200m。
1—蜗壳；2—导叶；3—转轮叶片；4—尾水管
反击式（Reaction Hydraulic Turbine）
• 水斗式 • 双击式 • 斜击式
轴流定浆式 轴流转浆式
全贯流式 半贯流式
利用水流的动能进行工作； 转轮露在空气中。
灯泡式 轴伸式 竖井式
水流在反击式水轮机转轮中的运动
反击式：水流方 向和流速大小受 叶片约束而改变, 从而对叶片一个 反作用力
反击式水轮机
混流式水轮机
水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。 应用水头范围较广，约为20~700m ，结构简单、运行稳
斜流式：斜向进流，斜向出流
diagonal flow turbine
1－蜗壳；2－导叶；
2
3－叶片；4－尾水管
1
可转动叶片
3 4
反击式水轮机
贯流式水轮机
一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机，它不设 饮水蜗壳，叶片可做成固定的和可转动的两种。
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。
大型水斗式水轮机的应用水头约300~1700m， 小型水斗式水轮机的应用水头约为40~250m。
水斗式水轮机
1—转轮叶片；2—导叶；3—发电机定子；4—发电机转子；5—灯泡体
冲击式水轮机
斜击式水轮机
从转轮的一侧进入轮叶再从另一侧流出轮叶。 多用于中小型水电站，适用水头为20~300m。
混合式水电站
水轮发电机组
水轮机是将水能转变
水
轮
为旋转机械能，从而带
发
动发电机发出电能的一
电
种机械。
机
水轮机与发电机联接
组
成的整体称为水轮发电
机组。
水轮机的主要类型
水流能量转换特征
反击式 冲击式
利用水流的势能和动能进行工作； 转轮完全淹没在密闭的水体中。
水轮机的分类
反击式
水轮机
冲击式
• 混流式 • 轴流式 • 斜流式 • 贯流式
座环
蝶形边
座环 蜗壳分节
导水机构（distributor ）
功用： ①引导水流按一定方向进入转轮； ②形成与改变进入转轮的速度环量； ③根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力； ④关机时截断水流。
导水机构（distributor ）
组成：导叶和传动机构。 导叶：导水机构的主体，由导叶体和导叶轴两部分组成。 上下端分别固定在底环和顶盖上，为流线形。 传动机构：由控制环、连杆、转臂三部分组成，用于传递 接力器操作力矩，使导叶转动，改变导叶开度以改变流量。 导叶转动是通过调速器和接力器来实现的。
水轮机的出力是指水轮机轴端输出的功率，常用 符号P表示，单位为KW。
水轮机出力P与水流出力Pn之比称为水轮机的效 率，用符号ηt表示。
水力效率:
水轮机效率还可表示为 容积效率:
机械效率：
第四章 公司电站主机设备参数表 （部分）
一、小水电厂设备参数(点击) 二、大水电厂设备参数(点击)
第五章 水轮机的结构
反击式水轮机通常由四大部分组成
进水部件：蜗壳 和座环 导水部件：导叶及其传动机构 工作部件：转轮 泄水部件：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
引水部件—蜗壳和座环
蜗壳
以沿水流方向过水断面的面积逐渐减小的蜗形流道， 紧紧围住导水机构，使水流进入导水机构具有一定的 旋转环量 。并基本保证水流的对称、均匀性，从而提 高效率。
（a）水斗式；
Pelton turbine
（b）斜击式；
inclined jet turbine
（c）双击式
Banki turbine
冲击式水轮机
水斗式水轮机
亦称切击式水轮机，从喷嘴出来的高速自由射 流沿转轮周围切线方向垂直冲击轮叶。
适用于高水头、小流量的水电站，特别是当水 头超过400m时，常采用水斗式水轮机。
1）导叶。导叶是导水机构的主要组成部件，均匀分布 于转轮的外围、底环和顶盖之间。导叶的断面形状为 翼型，首端较厚，尾端较薄，这样即可以保证强度又 可以减少水力损失。导叶一般由导叶体和导叶轴组成，
关于转轮直径D1的规定
混流式 转轮进口边的最大直径
轴流式 斜流式 冲击式
转轮室的最大直径
转轮叶片的转动轴 线和转轮室相交点 的圆的直径
切于喷嘴流出的射流 中心线的圆周直径
第三章 水轮机的工作参数
水轮机的主要工 作参数有5个
水轮机出力 水轮机工作水头 水轮机流量 水轮机效率 水轮机转速
水轮机工作水头又称净水头，有效水头 毛水头 - 水头损失=净水头
XLN200-LJ-300 GZ440-WP-750
HL240 - LJ -410
转轮型号为200（比转速）的斜流 可逆式水轮机，立轴，金属蜗壳引 水，转轮标称直径300厘米
转轮型号为440（比转速）的贯流转 桨式水轮机，卧轴，灯泡式引水机 组，转轮标称直径750厘米
混流式水轮机，型号240（比转速)， 立轴，金属蜗壳，转轮直径为410厘 米
转速n：水轮机组每分钟转动的 转数
对于大中型水轮发电机组，水轮机与发电机是 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。
磁极对数p 3 4 5 6 7 8 9 ..... 同步转速n 1000 750 600 500 428.6 375 333.3 .....
出力P与效率η
（a）转轮；（b）斜击式转轮进水示意图 1—管帽；2—针阀；3—轮叶
冲击式水轮机
双击式水轮机
从喷嘴出来的射流先后两次冲击在转轮叶片上。 适用于单机出力不超过1000KW的小型水电站，其适用
水头一般为5~100m。
1—工作轮；2—喷嘴； 3—调节闸板； 4—舵轮；5—引水管； 6—尾水槽
型式
代号
转 轮
号
金属蜗壳
J
标
（
立轴
用
L
混凝土蜗壳 H
称 直
比
卧轴
W
灯炮式