第二章 水轮机结构
水轮机结构介绍
水轮机结构介绍
水轮机是利用水能转换为机械能的一种装置，是发电厂中常用的主要
发电设备之一、下面将对水轮机的结构进行详细介绍。
水轮机主要由机壳、转轮、导向装置、涡排装置、轴承和透水管道等
组成。
1.机壳：水轮机的机壳是一个装置的外部保护壳，一般由钢板或钢铸
件焊接而成。机壳内有良好的润滑和密封装置，以保证机器的正常运转，
并能减少机械损耗，并防止泄漏。
2.转轮：转轮是水轮机的核心部分，是水能转换为机械能的重要部分。转轮的形状和组织结构根据不同的水轮机类型而有所不同，常见的有斜流式、混流式和轴流式等类型。
3.导向装置：导向装置起到引导水流进入转轮并调节进水流量的作用。导向装置一般由多个可调节的导叶组成，导叶的位置和角度可以通过液压
机构或机械装置进行调节，以实现对水流的控制。
4.涡排装置：涡排装置将已经转过水轮机的水流排出，将水流的动能
转化为排出水流的动能。一般情况下，涡排装置由锥壳、导管和涡轴组成，通过设计合理的导管形状和尺寸，使水流尽可能地获得动能转换。
5.轴承：轴承用于支撑和固定转轮和轴的位置，以减少旋转过程中的
运动摩擦和机械损耗。轴承在水轮机中至关重要，要求具有较高的承载能
力和良好的摩擦性能。
6.透水管道：透水管道用于将调节好流量的水流引入水轮机的导叶中，以驱动转轮旋转。透水管道的设计应保证水流顺利地进入和离开水轮机，
并尽量减少水流中的压力损失和涡旋现象。
水轮机通过上述各部分的相互配合和工作，将水能转化为机械能，实
现发电厂的发电功能。在实际应用中，水轮机的转速和功率可根据工作需
求进行调节和匹配，并通过自动控制系统来控制和监测水轮机的运行状态。
水轮发电机结构PPT课件
双层绕组的主要优点为: 1）可以选择最有利的节 距。并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动势的 波形；2）所有线圈具有同样的尺寸，便于制造； 3） 端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。分 叠绕组和波绕组。 叠绕组 ： 绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中。后一
机架按其所处位置分为上机架和下机架，按承载性质分 为负荷机架和非负荷机架。安置推力轴承的机架为负荷 机架。
（四）推力轴承 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 装置等组成。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负荷，并将这些负荷传给负荷机 架。卧式机组主要承受正、反向水推力。 推力轴承按支承结构方式分:有弹性垫支承式、刚性抗 重螺栓支承式、弹性油箱支承式、平衡块支承式等结构 型式。中小型水轮发电机的推力轴承一般采用刚性抗重 螺栓支承式推力轴承。
导轴承是用来承受水轮发电机组转动部分的径向机 械不平衡力和电磁不平衡力，并约束轴线径向位移 和防止轴的摆动。
推力轴承
上机架
下机架
同步电机的工作原理
转子通直流电流 If
励磁磁场Bf
ea
N
If
n
S
随转子旋转 角速度ω
2f
水轮机的基本结构及其主要部件的作用
水轮机的基本结构及其主要部件的作用
水轮机总体由引水、导水、工作和排水四大部分组成。
1、水轮机的引水部件：
主要指蜗壳及座环等，水流由蜗壳引进，经过座环后才进入导水机构。蜗壳的作用是使进入导叶以前的水流形成一定的旋转，并轴对称地、均匀地将水流引入导水机构；座环的作用是：承受整个机组及其上部混凝土的重量以及水轮机的轴向水推力；以最小的水力损失将水流引入导水机构；机组安装时以它为基准。所以，座环既是承重件，又是过流件，也是基准件。因此，要求座环必须有足够的强度、刚度和良好的水力性能。
2、水轮机的导水机构：
导水机构主要由操纵机构（推拉杆、接力器及其锁锭装置）、导叶传动机构（包括控制环、拐臂、连杆和连接板等）、执行机构（导叶及其轴套等）和支撑机构（顶盖、底环等）四大部分组成。其作用使进入转轮前的水流形成旋转，并可改变水流的入射角度，当发电机负荷发生变化时，用它来调节流量，正常与事故停机时，用它来截断水流。
导水机构的操纵机构
导水机构的操纵机构的作用是：在压力油的作用下，克服导叶的水力矩及传动机构的摩擦力矩，形成对导叶在各种开度下的操作力矩。导水机构的操纵机构分为直缸式和环形接力器两大类。
调速环或接力器锁锭装置
锁锭装置的作用是：当导叶全关闭后，锁锭投入，可阻止接力器活塞向开侧移动；一旦关侧油压消失，又可防止导叶被水冲开。
导水机构的传动机构
导水机构的传动机构的作用：是将操纵机构的操作力矩传递给导叶轴并使之发生转动。其型式主要有叉头式和耳柄式两种。太站为耳柄式，长站为叉头式。正常运行时应着重检查控制环、拐臂、连杆和连接板之间的连接销有无串出或脱落。剪断销及引线是否完好。
水轮机原理及构造
水轮机原理及构造
水轮机是一种将水流动能转化为机械能的能量转换装置。它的工作原
理基于动能守恒定律和能量守恒定律。水轮机的构造主要包括水轮机轮盘、水轮机叶片、水轮机导叶和水轮机主轴等。
水轮机的工作原理：
水轮机的工作原理是利用水流的冲击力和动能来推动轮盘旋转，从而
进行能量转换。具体来说，水轮机是利用流体在受力后产生的动量变化来
实现动能转化的。当水流经过水轮机叶片时，由于叶片形状和速度的变化，水流的动量发生了变化。这个过程中，水流的动能减小，而叶片所受到的
水流冲击力增加，从而推动轮盘旋转。水流的动力作用可分为冲击力和剪
力两部分，它们共同作用在叶片上，产生一个向环形斜盘中心方向的作用力，使其在金属皮带或摩擦轮的拉力下转动。
水轮机的构造：
1.水轮机轮盘：水轮机轮盘是水轮机的主要部件，它可以分为定子轮
盘和转子轮盘两部分。定子轮盘通常是固定的，而转子轮盘则与主轴连接，并能转动。轮盘的外形和材料选择需根据具体的工作条件和需求来确定。
2.水轮机叶片：水轮机叶片是位于轮盘上的一系列叶片，其形状和角
度的设计对水轮机的性能具有很大的影响。一般来说，叶片可以分为定叶
和移动叶两种类型。定叶是固定在轮盘上的，主要用于导向水流；移动叶
则可以调整角度，用于控制水流的进入和出口。叶片通常由耐磨和高强度
的材料制成，如钢铁或铝合金。
3.水轮机导叶：水轮机导叶位于叶片和进水管道之间，用于引导水流
进入叶片。导叶的设计可根据水流的速度和压力来决定。通常，导叶是可
调角度的，通过调整导叶的角度，可以控制水流的流向和流速，从而实现
对水轮机的调节。
水轮发电机结构介绍
锥体上环和锥体下环
外形图
锥体上环
剖面图
锥体下环
空气围带 安装处
空 气 围 带
空气围带
空气围带 底座
空气围带主要起密封作用，防止水从转轮室渗漏到水车室中。
空 气 围 带 安 装
1. 将空气围带组装后整体装入锥体下环； 2. 用螺栓将锥体下环与空气围带底座紧固在一起。
支持盖吊装
装配步骤：
首先在支持盖与锥体 下环和上环组合成一个整 体；在支持盖顶部安装控 制环；用桥机吊起支持盖， 将其吊入机坑；调整支持 盖位置，使其与顶盖的安 装螺栓孔对齐，然后用螺 栓和螺母将支持盖和顶盖 紧固起来，并保证安装紧 固可靠。
水 导 油 箱
分பைடு நூலகம்配合处
水导油箱由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装 成一个整体，并且与水导油箱筒连接成一体。
水 导 轴 承 体
水导轴瓦支柱螺 丝安装孔
水 导 轴 承 安 装
装配步骤：
1.安装水导油箱筒； 2.安装水导油箱； 3.安装水导轴承体； 4.安装水导轴瓦； 5.调整水导轴瓦； 6.安装轴瓦测温装置； 7.安装地板； 8.安装水导轴承盖；
转
上园盘
子
支
架
下园盘
主轴连接法兰 顶轴连接法兰 转子中心体
盒型支臂
转子支架由中心体和8个可拆卸的盒型支臂组成。支架中心体由中心园筒、上 下园盘、辐板及合缝板焊成。中心园筒由130mm厚钢板在转板机上成形后，再电 渣焊。下园盘为锻钢件。转子支臂是由翼板、腹板、合缝板和立筋等组成的梯形 盒结构，每个支臂长4500mm，重约8吨。
水电站教程课件 第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及空化空蚀
断面半径
i
Qi πv0
Qi 360 πv0
（2-11）
γ=10°～20°
γ=20°～35°
δ=20°～30°（常取 δ=30°）
可 抬 高 水 轮 机 地 面 可降低水轮机地面高程；
高程，应用最多
妨碍上方接力器及其传
动机构的布置，一般只用
于低尾水管的情况
平顶式 （n=0）
b/a =1.50～1.85；
γ=10°～15°
可抬高水轮机地面高程；便 于上方接力器及其传动机 构的布置；下部易形成滞水 区产生旋涡，对水流进入导 水机构不利，很少采用
r
（2-8）
由式（2-8）可看出，在一定的流量和水头下，若蜗壳各断面高度 b 相同，显然 tanδ=const，
则蜗壳内的水流流线呈等角对数螺线状。而实际上，蜗壳各断面大多不等高。
(二) 金属蜗壳的水力计算
为了确定蜗壳 i 断面的半径 ρi 和包角 φi 间的关系，初步设计时常采用式（2-4）的假定，可满 足厂房布置设计的精度要求。
42
下部分时预先装好蜗形的模板，模板拆除后即成蜗壳。为加强
蜗壳的强度需在混凝土中配钢筋，又称钢筋混凝土蜗壳。混凝
土蜗壳与座环或固定导叶的联接要有足够的拉筋。
(二) 蜗壳的断面形状及包角
1.金属蜗壳
金属蜗壳断面采用圆形断面形状，便于铸造和焊接，水力
水轮机结构
水轮机结构
一、简介
（一）、简介
水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。
1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。反击型
利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。
2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种；
3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。
1）、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
2）、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
3）、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。
（二）、水轮机主要类型归类
二、水轮机主要基本参数
1、水轮机主要基本参数
水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）
流量：Q
转速:f=np/60
出力：N=9.81QHη（Kw）
效率：η
2、水轮机型式代号
混流式：HL
斜流式：XL
轴流转桨式：ZZ
轴流定桨式：ZD
冲击（水斗式）：CJ
双击式：SJ
斜击式：XJ
贯流转桨式：GZ
贯流定桨式：GD
对于可逆式，在其代号后增加N
3、混流式水轮机
型号：HL100—LJ—210
HL：代表混流式水轮机
100：转轮型号（也称比转速）
LJ：立式金属蜗壳
210：转轮直径（210厘米）
4、轴流式水轮机
ZZ560—LH—1130
ZZ：轴流转桨式水轮机
560：转轮型号
LH：立式混凝土蜗壳
1130：表示转轮直径为1130厘米
02水轮机的基本类型、构造、特性参数及附属部件
轴流式转轮
（a）转桨式；
（b）定桨式
1－轮毂；
2－转轮叶片 ； 3－泄水锥
55
轴流式水轮机除转轮外，其它部件与混流式相似
56
斜流式转轮 1－刮板接力器；2－操作盘；3－转臂；4－桨叶
57
4.泄水部件——尾水管
• 尾水管的作用是引导水流进入下游河道， 并回收部分动能和势能。
58
4.泄水部件——尾水管
• 5.表示双击式水轮机，转轮型号40，卧轴布置，转轮标称 直径为50cm，转轮轴向长度为40cm。
27
五、水轮机的主要过流部件
• 反击式水轮机的主要过流部件
– (1) 进水(引水)部件—蜗壳：将水流均匀、旋转， 以最小水头损失送入转轮。
– (2) 导水机构（导叶及控制设备)：控制工况 – (3) 转轮（工作核心)：能量转换，决定水轮机
• 各种水轮机转轮标称直径D1
– HL：转轮叶片进口边上最大直径 – ZL、XL：转轮叶片轴心线相交处的转轮室内径 – CJ：转轮与射流中心线相切处节圆直径
25
练习
• （1）HL220-WJ-71 • （2）ZZ560-LH-1130 • （3）GD600-WP-250 • （4）2CJ22-W-120/2×10 • （5）SJ40-W-50/40
– 等流速矩：水流的流速矩不变，即VuR＝常数
2 水轮机构造
混流式水轮机
15
2. 轴流式：
特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方 向始终平行于主轴。 适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高
效率区较小，适用于水头变化不大的小型电站。
轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行
双重调节（导叶开度、叶片角度)。适用于大型水
导叶参数：导叶数、高度、开度。
41
接力器
接力器用于操作控制环的转动
42
接力器示意图
43
导叶的主要几何参数 (1) 导叶数Z0：与D1有关。D1 =1.0~2.25m时， Z0=16；D1 =2.5~8.5m时， Z0 =24 。 (2) 导叶相对高度b0/D1： HL：0.1~0.39; ZL：0.35~0.45 (3) 导叶转动轴分布圆直径D0，应满足导叶在最大 可能开度时不碰到固定导叶和转轮。一般取 D0=1.13~ 1.16D1 (4) 导叶开度a0：两导叶之间的垂直距离，最大开 度为amax。
N w QH 9.81QH
水轮机的输出功率：N N w 9.81 QH 2. 效率： η=N/Nw ， 一般η=80%~95%
9
四、工作力矩和转速
水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达 2n N M M 9.81QH 60 M——主轴力矩; ω——水轮机旋转角速度， n ——转速，n=3000/p p ——发电机磁极对
第二章水轮机结构(new)
第二章 水轮机结构
本章教学要求：
1．掌握混流式和轴流式水轮机的基本结构；
2．掌握反击式水轮机引水室的作用、类型及其适用范围；
3．了解座环的结构与作用；
4．了解径向式导水机构的基本结构和作用；
5．掌握尾水管的作用、类型、基本设计原则及尾水管的减振措施。
第一节 混流式水轮机结构
一、概述
混流式水轮机是反击式水轮机的一种，其应用水头范围很广，从20~700m 水头均可使用。它结构简单，制造安装方便，运行可靠，且有较高的效率和较低的空蚀系数。现以图2-1所示的混流式水轮机为例来介绍这种水轮机结构。水轮机的进水部件是具有钢板里衬的蜗壳，座环支柱也称固定导叶1，在转轮四周布置着导水机构导叶2。座环支柱具有坚固的上环a 和下环b ，蜗壳和上下环焊接在一起。导叶轴颈用衬套（钢或尼龙材料）支承在底环3和固定于顶盖4的套筒5上。底环固定于座环的下环上面。顶盖用螺钉6与座环的上环连接。导水的传动机构是由安置在导水叶上轴颈的转臂12，连杆13和控制环14组成。导叶的开度0a （从导叶出口边端到相邻导叶背部的最短距离）的改变是通过导水机构的两个接力器16和控制环连接的推拉杆15传动控制环来实现的。
图2-1 HL200-LJ-550水轮机剖面图（高度单位：m ，尺寸单位：mm ）
1—固定导叶；2—导叶；3—底环；4—顶盖；5—套筒；6—螺钉；7—主轴法兰；8—主轴；9—上冠；10—下环；11—叶片；12—转臂；13—连杆；14—控制环；15—推拉杆；16—接力器；17—导轴承；18—泄水锥；a 19,b 19—上，下迷宫环；a —坐环上环；b —坐环下环；20—连接螺栓
水轮机结构——精选推荐
水轮机
一、水轮机的结构
结构分三大部分，即转动部分、固定部分、埋入部分
1、转动部分是机组的核心组成部分，是水能转换成机械能和电能的关键；主要包括：转轮、主轴、主轴密封等。
转轮是实现谁能转换的主要部件，它将大部分水能转换成转轮的旋转机械能，并通过水轮机主轴传递给发电机；所以水轮机的转轮是将水能转换成机械能。
主轴是承受水轮机转动部分的重量及轴向水推力所产生的拉力，同时传递转轮产生的扭矩。
主轴密封是水轮机关键部分之一，水轮机在运行过程中，其主轴密封的安全可靠运行，直接关系到水轮机是否安全运行。作用是有效地阻挡水管中的水从主轴与顶盖之间的间隙上溢，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。
附加：检修密封是当机组检修、检查或由于主轴密封损坏时投入的一种密封，又称空气围带；作用是当投入时压缩空气进入空气围带，使空气围带的凸出部位抱紧水导旋转油盆与之配合的加工面或大轴法兰，切断尾水以防水淹水车室。
2、固定部分包括顶盖、底环、座环、支持环等。
3、蜗壳、座环等。
蜗壳是在机组作水轮机运行时，蜗壳在座环圆周方向提供均匀的流速不变的压力水流进入转轮；蜗壳手机转轮所泵出的水流并将水流的动能转换成压能输入饮水钢管。
座环是承受整个机组及其上部混凝土的重量以及水泵水轮机的轴向水推力，以最小的水力损失将水流引入导水机构。
4、导水机构由顶盖、底环、导叶、连杆机构和接力器等组成。导叶安放在转轮与座环之间上下由顶盖和底环上的轴套固定，通过接力器和连杆机构来操纵导叶的开关；
其作用是：使水流进入转轮之前形成旋转并改变水流的入射角度。当机组出力发生变化时，用来调节流量。正常与事故停机时，用来截断水流。
水轮发电机组结构及工作原理培训讲义
水轮发电机组结构及工作原理培训讲义
目录
第一章水轮发电机组概述 (3)
一、水轮机的主要类型及适用水头 (3)
二、水轮发电机组的形式 (9)
第二章水轮机的型号及标称直径 (12)
一、型号说明 (12)
二、水轮机的型号举例 (13)
三、各种水轮机转轮标称直径D1 (14)
四、转轮标称直径系列 (14)
第三章水轮机的工作参数 (15)
一、水头(H) (15)
二、流量(Q) (16)
三、转速n (16)
四、出力P与效率η (16)
第四章公司电站主机设备参数表（部分） (19)
一、小水电厂设备参数 (19)
二、大水电厂设备参数 (20)
第五章水轮机的结构 (23)
一、反击式水轮机的主要组成部件 (23)
二、混流式水轮机转轮 (24)
三、轴流式水轮机转轮 (30)
四、水轮机导水机构 (33)
五、混流式水轮机的引水部件 (37)
六、轴流式水轮机的引水部件 (39)
七、水轮机的泄水部件 (40)
八、水轮机其他部件 (41)
九、水轮机的辅助装置 (46)
第六章水轮发电机的基本结构 (50)
一、水轮发电机的定子与转子 (50)
二、水轮发电机的主要附属部件 (52)
第一章水轮发电机组概述
自然界有多种能源，目前已被开发利用的能源主要有热能、水能、风能和核能。水能是一种可再生能源，水能开发具有成本低、运行管理简单、启动快、消耗少、适用于调峰和调频、污染少等优点。
水电站是借助水工建筑物和机电设备将水能转换为电能的企业。水电站的形式主要取决于集中水头的方式，根据集中水头方式的不同，水电站分为坝后式水电站、引水式水电站和混合式水电站。
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，达到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；若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，若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。
水力机械第二章12
式中
v w u
v wu
——绝对流速（相对于大地） ——相对速度（水流质点相对于转轮 叶片从流道进口移动到出口） ——牵连（圆周）速度（水流质点随 转轮一起旋转）
绝对速度 v 与牵连速 度 u 之间的夹角a ，称为 绝对速度的方向角；相对 速度 w 与牵连速度 u 之间 的夹角 b ，称为相对速度 的方向角。
已知条件
Di n
60
（1）u1和u2的大小和方向Baidu Nhomakorabea
u1 u2
方向：圆周切向方向
式中，Di 为同一流面上的转轮叶片进、出口计算点 所在圆直径，m。
（2）vm1和vm2的大小和方向
vm1 vm 2
Q
2 2 Dh
D 4
方向：与主轴轴线平行
（3）vu1 的大小和方向
vu1 Q ctga 0 D1ib0
a 1= a 0
—对于中、高比转速混流式水轮机和轴流式水轮机，从导
叶出口至转轮叶片进口有一定距离，但根据动量矩定理可证明 其速度矩保持不变，由此可推导出
vu1
Q ctga 0 D1ib0
vu1的方向与u1方向相同
（4）转轮叶片出口相对速度 w2的方向
出口相对速度w2 的方向角b2 ，按转轮叶片为无限多、无限 薄的假定，可以近似地认为等于叶片出口安放角b2e ，即
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下环：固定叶片下端，上冠、叶片、下环一起构成具有 一定强度和刚度的转轮整体。对转轮性能影响较大的是其 形状（扩散角）。
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3.叶片
叶片：将水能转换成机械能。
叶片呈空间扭曲型，一般断面形状为翼形，叶片数目为14-19片。 叶片断面形状和叶片数目对转轮的水力性能和强度有显著的影响。
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1.上冠
转轮上冠：用来实现与主轴的锥度配合和连接。转轮上冠 除了具有支承叶片的作用外，还与下环一起构成过流通道。 上冠形似圆锥体，其上部中间为上冠法兰，此法兰的上面 与主轴相连；上冠下面固定泄水锥；在上冠的锥面上固定 有均匀分布的叶片；在上冠法兰的外围开有几个减压孔， 在其外侧面装有减压装置；上冠外缘装有上转动止漏环。 上冠型线的形状对转轮的性能影响较大（直线形和曲线 形） 。
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Байду номын сангаас
止漏装置的形式
间隙式：它的转动和固定止漏环的环形面均为平面，间隙大于等于
0.001D1抗磨性能好，但止漏效果差，一般应用于H<200m、水中泥沙 含量较大的电站。
迷宫式：在迷宫环的面上车制了迷宫槽,间隙等于0.0005D1 。止漏效
果好，但抗磨性能差。一般应用于H<200m、水质清洁的电站。
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第一节 概 述
混流式和轴流转桨式水轮机的结构，按照装配系统分为六大部分： 1.埋入部分：包括蜗壳、座环、尾水管、机坑里衬、基础环、转 轮室等。 2.导水机构：包括底环、顶盖、导叶及其传动机构、控制环、支 持盖等。 3.转动部分：包括转轮、主轴、轴承、密封、受油器等。 4.辅助部分：包括接力器、真空破坏阀、补气阀、漏油箱、排水 装置等。 5.布置部分：包括调速器油管路和回复机构、机坑内的水、气管 路。 6.工具部分：包括工具、备件等。
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第一节 概 述
目前,在水力发电行业应用最为普遍的是反击式 水轮机，特别是混流式和轴流式两种。 混流式水轮机结构简单，制造较容易，造价低， 安装检修方便，运行可靠。 轴流式水轮机以转桨式应用最多，它的主要特点 是平均效率比混流式高，在负荷和水头变化时效 率变化不大，因此它适用于水头和负荷变化都比 较大的电站。
整铸可缩短生产周期，降低成本，且有足
够的强度。缺点是容易产生铸造缺陷，铸
造质量不易保证，尤其当转轮尺寸大时，
对铸造设备要求高。
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(2)铸焊转轮
转轮的上冠、叶片和下环三部分单独铸造后，再组焊成整体。这 种焊接结构具有良好的技术经济效果，使用不同的钢种，既提供 了转轮的抗空蚀能力，又节省了镍铬等贵金属。 铸焊结构转轮，由于铸件小，形状较简单，容易保证铸造质量， 同时降低了对铸造能力的要求。但铸焊结构转轮在组焊时焊接工 作量大，对焊接工艺要求高，要确保每条焊缝的质量，避免和消 除焊接温度应力等。
(1)整铸转轮
整铸转轮是指上冠，叶片和下环整体铸造
而成的转轮，这种结构在中小型机组中广
泛采用。对高水头的水轮机转轮，为提高
其强度和抗空蚀损坏，耐泥沙磨损的性能，
采用了不锈钢材料。有些采用普通碳钢的
转轮，在其容易空蚀和磨损的过流部位，
例如在叶片表面和下环内侧，堆焊抗空蚀
耐磨损的材料。当尺寸转轮不大时，采用
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第二节 混流式水轮机转轮的结构
一、混流式水轮机转轮的组成 二、混流式水轮机转轮的结构形式
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一、混流式水轮机转轮的组成
右图为不同比转速的混 流式水轮机轴面投影。 比转速（ns）不同，转 轮形状不同。
一般来说，水轮机适应 水头愈高，它的比速愈 低。转轮的轴向尺寸越
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6.减压装置
减压装置：用来减小作用在转轮上的轴向水推力，常用的减压
装置有以下两种型式。 1.均压管与泄水孔式：
2.减压板与泄水孔式：
注意此处间 隙的标示！
均压管与泄水孔式
减压板能与源泄动水力孔工式程：学院 何宝海
二、混流式水轮机转轮的结构形式
由于混流式水轮机的应用水头和尺寸大小不同，转轮的构造型式， 制作材料及加工方法均不同。混流式转轮的结构型式主要是指上冠， 叶片和下环三部分的构造型式，基本上分为整铸转轮，铸焊转轮， 组合转轮三种。
小。
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中高比速混流式水轮机
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低比速混流式水轮机
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混流式水轮机转轮的组成
比速不同的混流式水轮机，虽然形状不尽相同，但其 组成（见下图）基本相同，主要由以下六部分组成。
1.上冠 2.下环 3.叶片 4.泄水锥 5.止漏装置 6.减压装置
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5.止漏装置
止漏环：减小转动部分与固定部分之间的漏水损失。 止漏装置分为固定部分和转动部分，为防止水流向上和向下漏 出，水轮机上一般装有上、下两道止漏环。上止漏环固定部分 装在顶盖上，其转动部分装在上冠上，下止漏环的固定部分一 般装在底环上，转动部分装在转轮的下环上。 工作原理是使水流在该处受到很大的局部阻力而不易通过。 目前，广泛采用的止漏环结构型式有间隙式、迷宫式、梳齿式 和阶梯式四种。
第二章 反击式水轮机结构
❖ 第一节 概述 ❖ 第二节 混流式水轮机转轮的结构 ❖ 第三节 轴流式水轮机转轮的的结
构 ❖ 第四节 主轴、轴承及主轴密封 ❖ 第五节 反击式水轮机引水部件 ❖ 第六节 反击式水轮机的导水机构 ❖ 第七节 水轮机的附属设备 ❖ 第八节 反击式水轮机尾水管 ❖ 第九节 典型结构
4.泄水锥
泄水锥：引导经叶片流道流出的水流迅速而顺畅的向下渲泄，防
止水流相互撞击，以减少水力损失，提高水轮机效率 。 其外形呈倒锥体。它的结构型式有铸造和钢板焊接两种。里面空心， 下面开口，以便排除通过止漏环的漏水及橡胶导轴承的润滑水（有 的转轮将泄水控开在泄水锥的外侧），还作为主轴的中心补气和有 的转轮的顶盖补气通道之用。 泄水锥的形状和尺寸直接影响水轮机的效率和运行的稳定性。
梳齿式：转动部分与固定部分呈犬牙交错配合。止漏效果好，但抗磨
性能差。常与缝隙式配合使用，要求水平安放间隙不要小于1mm（稳 定性）。同心度不易保证，间隙 不易测量，安装不方便一般应用于 H>200m、水质清洁的电站。
阶梯式：具有迷宫和梳齿式的优点，止漏效果好，止漏环与转轮的同
心度好，安装测量比较方便。