水轮机模型转轮型谱表
轴流式水轮机转轮算例
题目：ZZ440水轮机转轮的水力设计方法：奇点分布法已知参数：ZZ440 —100转轮水力设计一.确定计算工况由模型综合特性曲线得到n110=115 (r/min ) ,Q110=820 ( l/s)zz440属于ns=325~875范围，为了使设计的转轮能在预期的最优工况下效率最高，计算工况与最优工况的关系按下式确定：n1l=(1.2~1.4)n 110 =138~161 (r/min)n= n.,^ H / D1(1.2 ~ 1.4)n110寸百/ D r 721.3 ~ 841.5 ( r/min)故选定n=750 ( r/min ) 则实际n11= ^D1143.49V HQ11=(1.35~1.6)Q110=1.4 Q110=1148<1650 (l/s)Q Q11D2JH1.4Q110D W H 6.0 m3/s二.确定各断面叶栅稠密度l/t据P213页(-)pj ~ n s关系，当ns=440时，得t 综合考虑一下关系：(二」t "pi3取D1=1000mm，取6 个断面R1~R6 依次为255、303、351、399、447、495 水力设计内容：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 确定计算工况确定各断面叶栅稠密度l/t选定进出口轴面速度Cz沿半径的分布规律，确定各断面的选定进出口环量r沿半径的分布规律，确定各断面的r 计算各断面进出口速度三角形，求知、2第一次近似计算及绘图第二次近似计算Cz1、Cz21、n =91%, a om=18mmD1 a。
_ a0m1m—18 39.13mm0.46(0.85~0.95片)PjK 3(t)n (1.2 ~ 1.25 )n(\ K卩小的打分别选取K1=0.95，K2=1.15, K3=1.21得各断面叶栅稠密度l/t如下表:断面号Ri (l/t)1 255 1.4952 303 1.443 3 351 1.391 (l/t)pj375 1.3 4 399 1.339 5 447 1.287 64951.235选定进出口轴面速度 Cz 沿半径的分布规律， 确定各断面的采用Cz 沿半径线性规律分布，且轮缘处的速度比轮毂处大 转轮，DA 0 78,且 Cz1= Cz2= Cz 。
水利发电水轮机结构件图解说明
本图中隐藏了导水机构
主
轴
转子连 接法兰
推力轴承 配合面
水导轴承 配合面 缸体连 接法兰
作用：
1. 2. 水轮机与发电机的重要连接部件，连接发电机转子和水轮机转轮体； 将水轮机的输出转矩传递给发电机转子。
主 轴 吊 装
装配步骤：
首先在主轴与转子连 接法兰上安装主轴吊具； 用桥机吊起主轴，将主轴 吊入机坑；调整主轴位置， 使得主轴轴心和转轮体轴 心一致；同时保证联轴螺 栓安装孔与转轮体上联轴 螺栓配合正确；安装联轴 螺母，使得二者紧固可靠。 主轴下连接法兰和缸 体的配合面上安装橡皮密 封圈（图中没有表示）。
8.安装镜板；
9.安装推力头；
定
子
串联变出口 出口母线 定子绕组 定子铁芯 空冷器支架
定子机座
空冷器
暖风窗
定
子
安
装
机座分为六瓣，由五层环板及其间盒型筋等支撑，装焊而成，最大直径17.7米，高3.5米 ；定子 铁芯是由0.5mm厚W315-50热轧矽钢片冲制的扇形片叠压而成，整园每层66张扇形片，每张扇形片上 有12个槽，铁芯共分36段，采用高度为8mm通风槽钢，齿压片和端箍均采用无磁性材料；定子绕组采 用条形波绕组，每个线棒由42根双玻璃丝包线360°挨位编织，包绝缘模压而成。绝缘为B级环气粉 云母带。绕组为3路人形接法。
缸体与轮毂之间应该装有 橡皮密封圈（图中没有表 示其安装过程），保证油 缸那中压力油不外漏。
轮叶操作机构
枢轴 转臂 铜瓦
铸铁瓦
连杆
操作架连接处
注：图中尚缺乏轮叶操作架
轮叶操作机构装配
装配步骤：
1. 安装转臂和连杆； 2.安 装枢轴；
轮叶密封装置
中小型混流式、轴流式水轮机模型参数及型谱表
， n1 (r/min)
20
95
22 24 26 28
18
90
62
12
16 14
68
72
76 78 80
30 32
85
10
82
0.04
80
84
75
Ao=8
σ =0.03
86 87 88
89
70
65
0.05
91
91
92 92.8%
90
.5
0.07
60
0.06
55
75
Ao=8
σ =0.03
89
70
90
70
60
55
600
700
800
900
1000
1100
δ =
60
55
600
700
800
900
1000
1100
模型转轮综合特性曲线
90
80
70
η = 60
δ
50
40
100
120
140
160
180
200
A244-35 转轮综合特性曲线
110
7 80 8
100
7 74 2 76
A244-35 转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
δ =
δ =
δ =
δ =
η =
400
450
500
550
600
650
700
18.0
21.0
24.0
27.0
30.0
33.0
18.0
500
600
水轮机运转特性曲线的绘制
水轮机运转特性曲线的绘制水轮机运转特性曲线的绘制1）基本资料转型式：HL240型及模型综合特性曲线转轮直径1D =4.5m,n=100min r特征水头：m H 0.38max =，m H 0.34min =，r H =36.0m 水轮机安装高程处海拔方程?=150m 效率修正值η?=1.6% 2）等效率曲线计算与绘制由于电站水头变化范围小现取3个水头，即m H 0.38max =，m H 0.34min =，r H =36.0m列表如下HL240型水轮机等效率曲线计算3）出力限制线绘制计算出1、r H H ?时，数值直线2、r H H H ??min 连接（r H r N ）与min H min N 见附图14）等吸出高曲线的计算与绘制：1吸出高度计算公式为H H S )(90010σσ?+-?-= 式中气蚀系数修正值σ?由m H 36=查得032.0=?σ等析出高度计算表2利用表计算结果，作每个水头下的N=)('1Q f 辅助曲线（见附图2）。
将各'1Q 值的出力从图中查出填入表中。
3根据表中对应的s H 和N ，绘制各水头下)(N f H S 的辅助曲线（见附图3）4）绘制等吸出高曲线（见附图4）六、蜗壳的设计1）、蜗壳型式选择由于本水电水头高度小于40m,所以采用混凝土蜗壳 2)、蜗壳主要参数的确定 1 断面形状的确定由于水轮机为中型，因此混凝土蜗壳的断面做成平顶梯形，以便施工见笑其径向尺寸，降低厂房的土建投资根据水电站规模本电站采用平顶梯形断面混凝土蜗壳，由《水力机械》附表以及附表二查得HL240型水轮机D a =6350mm,D b =5550mm b/a 取为1.5 ，γ 取为14°2 蜗壳包角0?的选择混凝土蜗壳包角0?通常采用180°~270°,故选择0?=270° 3蜗壳进口断面的平均速度c Vc V 根据水轮机设计r H ，可从水轮机设计水头从《水电站》图2-8中的经验曲线查取，查得s m V c 5= 3). 蜗壳的水力计算 1 确定进口断面尺寸进口断面的面积为2000max 0084.189.436027063.125360m V Q V Q F c c =??===2 根据几何关系确定进口断面尺寸如下进口断面面积应满足下式且010.365b D =02211)(2b r r tg m ab F b a -+-=δ6.1=ab0m b b =-解上面方程组得6.10=b ，a=3.56m ，b=5.33m ，m=5.73m ，由前面查表已知D a =6350mm,D b =5550mm ，所以2 3.175,2 2.775a a b b r D m r D m ====，故m a r R a 735.656.3175.30=+=+=.3中间断面尺寸的确定顶角的变化规律采用直线轨迹，采用图解法来求得R-?的关系过程见下表及附表7绘制蜗壳平面单线图，选定i ?（每隔30°选一个）有公式i a i R ργ2+= 计算出相应iR 而i cii V Q ?π?ρ15.0360max ==，其进口宽度B=10D R + i a i R ργ2+= 查图得依据上表绘制蜗壳单线图如附图5。
水轮机的型号
水轮机的型号（转）根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。
第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水。
轮机型式，阿拉伯数字表示转轮型号，入型谱的转轮的型号为比转速数值，未入型谱的转轮的型号为各单位自己的编号，旧型号为模型转轮的编号；可逆式水轮机在水轮机型式后加“N”表示。
第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。
水轮机型号中常见的代表符号如表1-2所示。
对于冲击式水轮机，上述第三部分应表示为：转轮标称直径（cm）/每个转轮上的喷嘴数×射流直径（cm）。
表1-2水轮机型号的代表符号各种型式水轮机的转轮标称直径（简称转轮直径，常用表示）规定如下（参见图1-12所示）：1．混流式水轮机转轮直径是指其转轮叶片进水边的最大直径；2．轴流式、斜流式和贯流式水轮机转轮直径是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径；3．冲击式水轮机转轮直径是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。
水轮机型号示例：1．HL220-LJ-250，表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴、金属蜗壳，转轮直径为250cm。
2．ZZ560-LH-500，表示转轮型号为560的轴流转桨式水轮机，立轴、混凝土蜗壳，转轮直径为500cm。
3．GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定桨式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直径为300cm。
4．2CJ20-W-120/2×10，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴、转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，射流直径为10cm。
主题：[水力发电设备]水轮发电机[b]一、发电机类型及传力方式[/b][b](一) 悬挂式发电机[/b]推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。
发电机的传力方式为：转动部分重量(发电机转子、励磁机转子、水轮机转轮)——推力头——推力轴承——定子外壳——机座；固定部分重量(推力轴承、上机架、发电机定子、励磁机定子)——定子外壳——机座。
9_水轮机转轮设计
7、止漏装置
止漏装置的作用是用来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。目前广泛采用的止漏环结构型式有：a、间隙 式 b、迷宫式 c、梳齿式 d、阶梯式四种
三、轴面流线的绘制
1、按等速流绘制轴面流线 2、按轴面有势流绘制轴面流线
四、一元设计理论
实质：在平面展开图上，按进出口角画出各条骨线。
五、二元转轮设计理论
在 的二元理论 中，沿叶片轴面上的速 度矩为一常数。
叶片水平截面线绘制
六、转轮叶片木摸图
第三节 轴流式水轮机转轮设计
一、轴流式转轮设计过程 1、确定水轮机
5、转轮的叶片数
转轮叶片数的多少对水力性能和强度有显著的影响， 随比转速的不同叶片数在9~21的范围内。
混流式转轮的叶片数与比转速的关系
叶片数不同时的
6、泄水锥
泄水锥的作用是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（有的转轮将泄水孔开在泄 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。
（一）传统的设计方法 避免计算的困难，不得不引入一些 简化条件，以求用简单的方法对流动进行分析 计算，并在此基础上确定通流部件的几何尺寸。 由于这些简化而产生的误差，则通过经验进行 修正或通过试验进行改进。 一般的步骤为：
水轮机型谱
C.0.1 附 录C收集了四 张新模型转 轮参数表： 表C.0.1-1— —轴流转桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-2— —轴流定桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-3— —混流式水 轮机新模型 转轮主要参 数表； 表C.0.1-4— —水斗式水 轮机新模型 转轮主要参 数表。 C.0.2 附录C 各表中转轮 型号及参数 的符号表 示： A——哈尔滨 大电机研究 所研制的转 轮； D——东方电 机厂研究所 研制的转 轮； F——富春江 水电设备总 厂研制的转 轮； JK——中国 水利水电科 学研究院水 力机电研究 所研制的轴 流转桨式转 轮；
~140
35
0.25
14
1.18
24
49
JF2508
~140
35
0.25
14
1.18
24
50
TF13-43.4 ~145
43.4
0.261
13
1.145
24
51
A398-35
~150
35
0.225
17
1.18
24
52
A353-35
~150
35
0.225
14
1.18
24
63
A356-35
~150
35
0.225
14
1.18
24
54
A497-35
~150
35
0.225
15
1.2
20
55
A553-35
~150
35
0.225
16
1.25
20
56
A606-35
水轮机组各部分模型和参数
南方电网负荷图2.1 电力系统数学模型示意图图3.17 水轮发电机组结构框图图2.18 机网接口模型发电机的静态参数三 同步发电机简化模型（三阶模型）0(1)()o J t e qd f qd d d d q qq q d d d dtd T P P D dt dE T E E x x i dt U I x U E I x δωωωω⎫=-⎪⎪⎪=--⎪⎪⎬'⎪'''=---⎪⎪=⋅⎪''=-⎪⎭(2.30) 其中，δ即为某发电机的“绝对功角”， ω0为同步参考电角速度，在额定频率取50Hz 时，ω0便为常数100π。
T J 为发电机组的惯性时间常数，单位为秒(s)。
D 为阻尼作用系数。
式中除t ，T J ，ω0为有名值外，其余均为标幺值。
通过转子运动方程，可将发电机方程与下述原动机及其调速系统方程联系起来。
三阶实用模型的空间矢量图2.7所示：图2.8 三阶实用模型空间矢量三阶实用模型中忽略了定子暂态，即令0d q p p ψ=ψ=，解除了定子绕组磁链不突变的约束，分析计算中也忽略了保证定子磁链不突变的非周期分量及其相应的脉动力矩。
这在转子摇摆稳定问题的研究中一般不会引起较大的误差，却可大大简化计算。
对需要了解定子暂态的瞬时值电量或转子运动的瞬时力矩时，应用更高阶模型，否则会引起很大误差。
龙滩水电站发电机的静态参数如表1所示。
龙滩水电站共有9台相同的机组，每台机组的静态参数都一样。
加上一台外部系统等值机组，共10台机组。
表1 发电机静态参数表Gens_Paras[1-10]2、励磁调节系统的静态参数龙滩水电站发电机的励磁调节器为静止励磁系统，采用模型如图1所示，其静态参数如表2所示。
共10台机组。
表2 励磁调节系统静态参数表 Gen_ex_Paras[1-10]1122301233()R fq F F AA ref fq L fqdV T V dt dE dV T V K dt dtdV T K V V V V dt dET V E dt ⎧=⎪⎪⎪=-+⎪⎪⎨⎪=---⎪⎪⎪=-⎪⎩V[]()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=---=+-=-+='--+'-=''fd L fdL F A A fd F Fy x R d d y x q fd q d E K V dt dE T V V V V K dt dV T dt dE K V dt dV T V V V dt dV T x x I I E E dt E d T )12())(cos sin (3321032212210δδ3、水轮机及调速系统模拟量定义水轮机及其调节系统传递函数框图⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=∆--=-=---∆-==011012)(2)]([11ωωωμμζμζμμζωρμββγαdt d P T dtdP T dt d K dt d K K T T dt d T W T ss [][]⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧-------=------=-----=-=--≈--=∆=∆=)()(2)(21)()()()()(2011011010μμξωωμξμμξωωξμμξωωμωωπδωωωωγαβγαβγαK K T P T dt dP T K K T K dt d K K dt d T f dt d D P P D M M M P dtd T N S T W T N S N SN E T E T J表3 水轮机及其调速器系统静态参数表 Gen_Tgoven_Paras[1-10]4、变压器的静态参数龙滩水电站变压器分为主变压器、厂高变、厂低变、厂用变、励磁变、机组自用变、公用变、检修变、照明变、发电机中性点接地变、开关站变等。
第1章水轮机的主要类型及结构优秀课件
在实际应用中，功率通常用kW表示： 所以
把水轮机的出力与其输入功率的比值 称为水轮机的效率，用η表示：
则
四、工作力矩与转速
水轮机的出力使主轴旋转作功，因而出 力亦可用旋转机械运动的公式来表达：
水轮机的转速和发电机的转速相同并符合标 准同步转速，即应满足下列关系式：
所以
第二节 水轮机的主要类型
水轮机的转轮是将水流能量转换为旋转机械 能的核心部分，当忽略其间的水力损失时可用下 式表示：
二、轴流转桨式水轮机
图1—20是轴 流转桨式水轮机的 立面结构图，可以 看出除转轮和转轮 室以外，其他部分 均与混流式水轮机 相类似。
三、斜流式 水轮机的构造
四、灯泡贯流式水轮机的构造
灯泡贯流 式水轮机的构 造，如图1- 8 所示这种水轮 机即是一没有 蜗壳的、卧式 装置的轴流转 桨式水轮机。
3．双击式水轮机
双击式水轮机 如图1—J1所示，其 特点是由喷嘴出来 的射流首先从转轮 外缘冲击叶片，接 着水流又自内缘再 一次冲击叶片，它 的适用水头范围为 5～80m。
现将各类水轮机归纳简述如下：
水轮机
反击式 冲击式
混流式 轴流式 斜流式 贯流式
水斗式 斜击式 双击式
轴流定桨式 轴流转桨式 全贯流式 灯泡式 半贯流式 轴伸式
1．混流式水轮机
混流式水轮机，如图1-2所示，水流流经转轮 时，以 辐向从四 周进入转 轮而以轴 向流出转 轮，故称 为混流式 水轮机。
2．轴流式水轮机
轴流式水轮机，如图1—3所示，这种水轮机的水流 在进入转轮之 前，流向已经 变得与水轮机 主轴中心线平 行，因此水流 在经过转轮时 沿轴向进入而 又依轴向流出， 所以称为轴流 式水轮机。
二、冲击式水轮机
水轮机型号选择
水轮发电机组主要参数设计第一节水轮机型号的选择一、选择水轮机机型及电站装置方式1.水轮机机型的选择：由所给出的原始数据判断，水轮机的运行水头范围为：68-95m，故可供选择的水轮机形式有混流式、斜流式。
混流式水轮机具有结构紧凑、运行可靠、效率高，能适应很高的水头范围等特点，应用最广泛的水轮机机型，斜流式虽然效率高，但运行经验少且使用的厂家也少，同时由于本次设计的电站水头变化范围较宽，且负荷较为稳定，故决定采用混流式（HL）水轮机。
2.水轮机型号的选择：根据该电站的最大水头为95m，查《混流式水轮机转轮型谱参数表》，经过初步比较，同时考虑到单位转速高、单位流量大、转轮直径小、效率高、空蚀系数小等判断选择的九个型号见下表：表1-1-1 初选模型机转轮型谱参数表经过对各机型参数的初步比较，可以看出HL A285-46、HL A248-35及HLD74 -35在最优工况下的效率比较高，且单位流量n10、单位转速Q10以及限制工况点的单位流量Q11均比较高，可使原型机获得较高的转速和较大的通过流量，从而在相同出力的情况下缩小机组的尺寸，同时模型机的气蚀系数бm较小，有利于电站的稳定运行。
故选取上述三个水轮机进行计算，其具体参数如下表：表1-1-2 初选三个水轮机型号参数表3.机组台数的选择：由原始资料可知, 系统总装机容量150.7万kw ，本水电站的装机容量为58.7万kw ，根据规定电站的单机容量不允许超过系统总容量的10%，否则在电站机组发生故障时，会将整个系统拖垮甚至瓦解，故采用4台、5台机组的设计方案进行计算比较。
4.电站装置方式的确定水轮机的装置方式可分为卧轴和立轴两种。
卧轴布置方式布置简单，不需向下开挖但占地面积较大，一般用于小型电站或水头较低的贯流式水电站。
立轴布置方式具有占地面积小的特点，但需向下进行较大的土石开挖，增加土建投资成本。
为缩小厂房面积，高水头大型电站一般均采用立轴布置方式。
轴流式水轮机
图5 转轮叶片转动角度示意图
图5 转轮叶片转动角度示意图 轴流转桨式水轮机效率较高，目前最高效率有的已超过94％，下面是转桨式转轮的叶片转桨动画。
转桨式转轮的叶片转桨动画 葛洲坝的轴流式水轮机单机容量是17万千瓦，转轮直径11.3m，是目前世界上直径最大的轴流式水轮机；福建水口水电站 单机容量是20万千瓦，是目前世界上单机容量最大的轴流式水轮机。图6是葛洲坝水轮机转轮在吊装过程中。
叶片受水流作用力图
叶片受水流作用力图
图3 叶片受水流作用力图 先看左面图，m是靠近叶片的一个水质点，为看的清楚，把他挪到左上方，水质点的速度是V，由于水进入转轮区有环量， 在图中的方向不是垂直向下，而是向左方倾斜；叶片绕轴旋转，截面的切线速度是U，相对于叶片水质点m则是以-U的速度 向右运动；所以水质点m相对于叶片的运动速度是W，也就是说叶片受到水流的方向是W。 再看右图，叶片受到方向是W的水流作用，由于W与翼形弦线c有攻角α，会产生一个垂直于W的升力L，同时也受到阻力 D（与W同向），两力的合力R是叶片受到的力，R在水平方向的分力是F，F就是推动叶片旋转的力。 轴流式水轮机叶片数目一般为3至8片，低水头少叶片，高水头多叶片。轴流式水轮机转轮流道的过流断面面积较大，可提 高了水轮机的单位流量和单位转速，可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。轴流式 水轮机适用于较低水头、较大流量的水利资源。
轴流定桨式转轮和轴流转桨式转轮 轴流式水轮机分为轴流定桨式和轴流转桨式两种，图4是这两种水轮机转轮的图片。
轴流式水轮机的转轮
图4 轴流式水轮机的转轮（照片来自网络） 轴流定桨式水轮机转轮叶片是固定在轮毂上，结构简单，造价便宜，但只能通过调节导水机构控制出力，在水头与负荷变 化较大时，水轮机效率会有较大下降。轴流定桨式水轮机通常使用在水头25m以下，功率不超过5万千瓦。 轴流转桨式水轮机转轮叶片是可按水头和负荷变化作相应转动，改变叶片的攻角α，可在水头和负荷有较大变化时仍有良好 的运行性能。图5是轴流转桨式水轮机转轮叶片转动的示意图，左图是叶片在关闭状态；中间是计算位置，是正常运转时的 设计位置；右图是全开位置。
水轮机结构示意图2014.8.28
水轮机结构示意图水轮机的基本类型水轮机是将水能转变为旋转机械能的水力原动机，是水电站厂房中主要的动力设备之一，用来带动发电机工作以获取电能。
由于河流的自然条件和水电站开发方式不同，水电站的水头、流量和功率差别很大，因此需要有多种型式和种类的水轮机与之相适应。
现代水轮机按水能转换的特征分为两大类，即反击式水轮机和冲击式水轮机。
（1）反击式水轮机。
转轮利用水流的压力能和动能做功的水轮机称为反击式水轮机。
其特征是：压力水流充满水轮机的整个流道，水流流经转轮叶片时受叶片的作用而改变压力、流速的大小和方向，同时水流在转轮叶片正反面产生压力差，对转轮产生反作用力，形成旋转力矩使转轮旋转，故称为反击式。
反击式水轮机按水流流经转轮方向的不同以及适应不同水头与流量的需要，又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种型式。
（2）冲击式水轮机。
转轮只利用水流动能作功的水轮机称为冲击式水轮机。
其特征是：有压水流先经过喷嘴形成高速自由射流，将压能转变为动能并冲击转轮旋转，故称为冲击式。
在同一时间内水流只冲击部分转轮，水流是不充满水轮机的整个流道，转轮只是部分进水，转轮在大气压下工作。
为适应水流动能做功的需要，冲击式转轮叶片一般呈斗叶状。
冲击式水轮机按射流冲击转轮叶片的方向不同又分为水斗式（切击式）、斜击式和双击式三种型式。
近代水轮机的主要类型归纳如下：2．水轮机的特点及应用范围（1）混流式水轮机。
混流式水轮机是指轴面水流径向流人、轴向流出转轮的反击式水轮机，又称法兰西斯式水轮机，如图2-1所示。
混流式水轮机混流式水轮机为固定叶片式水轮机，其结构简单，具有较高的强度，运行可靠，效率高，应用水头范围广，一般适用于中高水头水电站，大、中型混流式水轮机应用水头范围为30～450m。
可逆式的混流式水轮机应用水头高达700m。
中、小型混流式水轮机的应用水头范围为25～300m。
单机容量可由几十千瓦至几百兆瓦，如三峡水电站单机容量为700MW。
水轮机型谱
~50
35
0
0.428 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
0.375 0.375
0.4 0.35 0.35 0.35 0.35
流道尺寸
Z1
B
0
Z0
4
0.36
1.24
24
4
0.34/0.39 1.173
24
4
0.4
1.167
24
4
0.38
1.1625
，m·Kw；
σ0——最优 工况模型空 化系数； Q 11——限制 工况单位流 量，m3/s或 L/s； η ——限制 工况模型效 率，％；
n s——限制 工况比转 速，即 n s=3.13 n 110
，m·Kw；
σ——限制 工况模型空 化系数；
φ——轴流 式转轮叶片 转角， （°）； d 0——水斗 式转轮射流 直径，mm
流道尺寸
Z1
0
13
1.238
14
1.206
14
1.206
13
1.16
13
1.16
13
1.16
13
1.188
14
1.16
14
1.28
14
1.28
14
1.16
13
1.2
13
1.18
13
1.18
14
1.16
14
1.18
13
1.18
Z0
n110 (r/min)
24
81
24
83.5
24
82.2
24
79
24
81.5
水轮机的型号
水轮机的型号（转）根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。
第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水。
轮机型式，阿拉伯数字表示转轮型号，入型谱的转轮的型号为比转速数值，未入型谱的转轮的型号为各单位自己的编号，旧型号为模型转轮的编号；可逆式水轮机在水轮机型式后加“N”表示。
第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。
水轮机型号中常见的代表符号如表1-2所示。
对于冲击式水轮机，上述第三部分应表示为：转轮标称直径（cm）/每个转轮上的喷嘴数×射流直径（cm）。
表1-2水轮机型号的代表符号各种型式水轮机的转轮标称直径（简称转轮直径，常用表示）规定如下（参见图1-12所示）：1．混流式水轮机转轮直径是指其转轮叶片进水边的最大直径；2．轴流式、斜流式和贯流式水轮机转轮直径是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径；3．冲击式水轮机转轮直径是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。
水轮机型号示例：1．HL220-LJ-250，表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴、金属蜗壳，转轮直径为250cm。
2．ZZ560-LH-500，表示转轮型号为560的轴流转桨式水轮机，立轴、混凝土蜗壳，转轮直径为500cm。
3．GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定桨式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直径为300cm。
4．2CJ20-W-120/2×10，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴、转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，射流直径为10cm。
主题：[水力发电设备]水轮发电机[b]一、发电机类型及传力方式[/b][b](一) 悬挂式发电机[/b]推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。
发电机的传力方式为：转动部分重量(发电机转子、励磁机转子、水轮机转轮)——推力头——推力轴承——定子外壳——机座；固定部分重量(推力轴承、上机架、发电机定子、励磁机定子)——定子外壳——机座。
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0
0.365 0.315 0.28 0.25 0.225 0.2 0.225 0.16 0.118 0.12 0.12
1.15 1.16 1.16 1.16 1.16 1.18 1.16 1.25 1.17 1.2 1.2
最优工况 Z0 n110 (r/min) 165 16 20 32 32 32 24 148 140 142 140 140 128 120 最优工况 Q110 (m /s) 1.1 1.08 1.08 0.95 0.955 0.65 0.69 0.548 0.313 0.32 0.203
1.175 1.255 1.16 1.16 1.16 1.16
表B.0.2中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 转轮型号 HL240 HL260/A244 HL260/D74 HL240/D41 HL220/A153 HL180/A194 HL180/D06A HL160/D46 HL110 HL120 HL90/D54 Z0 24 24 24 24 24 20 24 20 20 18 20 n110 (r/min) 72 80 79 77 71 70 69 67.5 61.5 62.5 62
0.348 Q11
0.393 Q11 0.416 Q11 0.416 Q11 0.57 Q11
180° 180° 180° 225°
对称型 对称型 对称型 对称型
自行设计 自行设计 自行设计 4号
>2.6D1 >2.4D1 >2.42D1 >2.71D1
σ 0.2 0.15 0.143 0.106 0.08 0.078 0.053 0.045 0.055 0.063 0.033
单位飞逸转速
水推力 系数 Ｋ 蜗壳 流速系数α 包角 φ 0 210°
导叶 型线 肘管型号 对称型 ４号 尾水管
制工况 σ
(r/min)
(非协联工况)
高度 h
>3.0D1 >2.338D1
362 0.7 0.83 0.71 0.585 0.54 352 370 370 352 307
0.85 0.85 0.85 0.85 0.87 0.9
3
限制工况 ns0 (m·kW) 621 570 559 417 426 428 375 343 σ
0
Q110 (m3/s) 1.67 1.79 1.96 1.03 1.06 1.08 0.98 0.92
η
0
(%)
Q11 (m3/S)
η
nS (m·Kw)
86.5 84.6 83 85.5 89 88.3 89.5 90.5
导叶型线 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率 正曲率
肘管型号 15号 4号 4号 4号 4号 自行设计 4号 4号 直锥4° 美SMS 弯肘形
模型试验 尾水管 长度 L 4.5D1 3.3D1 4.75D1 4.5D1 4.5D1 4.42D1 能量 3.5 1.5 3 3 3 2 尾水管 肘管型号 15号 4号 4号 4号 4号 自行设计 4号 4号 直锥4° 美SMS 弯肘形 高度 h 2.54D1 2.6 D1 2.6 D1 2.6 D1 2.6 D1 2.6 D1 2.6 D1 2.5 D1 1.12 D1 1.99 D1 2.2 D1 3.36 D1 3.5 D1 长度 L 3.26 D1 4.5 D1 4.5 D1 4.5 D1 4.5 D1 4.5 D1 4.5 D1 4.5 D1 8 6 8 8 模型试验水头(m) 能量 4 3 3 3 3 5 3 3 0.305 4 5 15 10～15 20～25 7～9 7～9 8 30 10 7～10 空化 水头(m) 空化
σ 0.2 0.15 0.143 0.106 0.08 0.078 0.053 0.045 0.055 0.063 0.033
91 91.7 92.7 92 91.5 92.6 91.5 91.6 90.4 90.4 91.7
0.2 0.12 0.123 0.09 0.07～0.075 0.06 0.048 0.039 0.05 0.035
0.99 0.99 1.15 0.32 0.45 0.35 0.295 0.3 2 2 1.9 1.65 1.5 77 84.2 >84.0 86.7 87.3 限制工况 552 569 554 479 430
η
0
(%)
ns0 (m·kW) 225 249 247 225 208 170 172 150 102 105 84
0
3～8
25 19.5 46 46 46 35
0.45 0.488 0.4 0.4 0.4 0.375 流道尺寸 Z1 14 13 14 14 14 14 17 17 17 15 17
4 4 4 4 5 6
0.35(柱) 0.29/0.33 0.33/0.38 0.35/0.4 0.4/0.44 0.45/0.5
中小型轴流式、混流式水轮机 模型转轮型谱参数表(JB/T6310—92)
表B.0.1中小型轴流式水轮机模型转轮主要参数表 推荐使 序号 转轮型号 用水头 H(m) 模型转1
B
0
φ =+5° 1 2 3 4 5 6 ZD760 φ =+10° φ =+15° ZZ600 ZZ560a ZZ560 ZZ500 ZZ450/D32B 推荐使用 水头H(m) 20～45 35～60 50～80 70～105 90～125 110～150 110～150 135～200 180～220 180～250 230～400 3～8 6～15 12～22 18～30 26～40 模型转轮 直径D1(cm) 46 35 35 35 46 35 40 40 54 38 40
σ
0
Q11 (m /S) 1.24 1.275 1.247 1.123 1.08 0.745 0.83 0.639 0.38 0.38 0.266
3
η
(%) 90.4 86.5 89.4 87.6 89 90.5 87.9 89.4 86.8 88.4 87.8
nS (m·Kw) 240 263 261 239 218 180 185 160 110 113 94
单位飞逸转速n11R r/min) 159 158.7 150.4 146.7 136.6 127.8 128.6 122.3 93 100.4 98.6
蜗壳 水推力系数 Ｋ 流速系数 α 包角 φ 0 0.41 0.41 0.36 0.33 0.28～0.34 0.2～0.26 0.26 0.24 0.08 0.1～0.13 0.1 1.84 Q11 2.1 Q11 0.78 Q11 0.753 Q11 0.803 Q11 0.8 Q11 1.0 Q11 0.77 Q11 1.33 Q11 345° 345° 345° 345° 345° 345° 345° 345° 明槽 345° 345°