水轮发电机讲义PPT
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水轮发电机的结构(讲义)..共36页
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
水轮发电机的结构(讲义)..
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
水轮发电机结构PPT课件
水轮发电机
发电机结构 形式： 按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。 按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式
两种。 推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用
于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方 便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。
部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心
力等的综合作用。大型水轮发电机的转子 支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。
主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向 力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法 兰与锻造的轴筒拼焊而成；
轮毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来 固定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂 一般为焊接结构；
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个 线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。
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
磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极， 同时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭可 用铸钢或整圆的厚钢板组成，大于4m时则由3～ 5mm的钢板冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂 外端；
（二）转子结构
发电机转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、 磁极、制动闸板等组成，
发电机结构 形式： 按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。 按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式
两种。 推力轴承位于装置上方的发电机称为悬式发电机，它适用
于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承耗损小，装配方 便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，消费钢材较多。
部件。在运行中要承受扭矩、重力、离心
力等的综合作用。大型水轮发电机的转子 支架有组合式（辐射型）和圆盘式两种。
主轴是用来传递转矩，并承受转动部分的轴向 力，通常用高强度钢整体锻成，或由铸造的法 兰与锻造的轴筒拼焊而成；
轮毂是主轴与轮臂之间的连接件；轮臂是用来 固定磁轭并传递扭矩的，大、中型机组的轮臂 一般为焊接结构；
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
一条边放在某一槽的上层，另一条边则放在相隔一个 线圈节距的下层，整个绕组的线圈数恰好等于槽数。
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
磁轭的主要作用是产生转动惯量和挂装磁极， 同时也是磁路的一部分，直径小于4m的磁轭可 用铸钢或整圆的厚钢板组成，大于4m时则由3～ 5mm的钢板冲片叠成一整圆，用键固定在轮臂 外端；
（二）转子结构
发电机转子由主轴、轮毂、磁轭、端压板、风扇、 磁极、制动闸板等组成，
水轮发电机讲义
量增长很快，1890年仅1.5万kW,至1955年已能生 产10.5万kW的发电机。
一、水轮发电机的发展
➢ 中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不 超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发 展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制 造出30万kW双水内冷水轮发电机。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 机架 – 机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动
器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发电机较为重 要的结构件。 – 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 。
三、水轮发电机的原理
➢ 无功的类型： 容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电 容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量 也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应 加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量 以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减 弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。 交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电 场能量之间的往复转换。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 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的中小容量的水轮发 电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板制造，不需要 专门的转子支架。 –对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通过 转子支架和主轴连成一体。 –磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定 磁极。
二、水轮发电机结构
➢ 定子： 水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组 线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）等组成。 –铁芯固定在机座上。 –三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。 –发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称为发 电机的定子，也称为电枢。
一、水轮发电机的发展
➢ 中国在1949年以前自制的水轮发电机单机容量不 超过200kW,1949年以后电机工业获得了蓬勃的发 展，1958年已能生产7.25万kW单机，1972年已制 造出30万kW双水内冷水轮发电机。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 机架 – 机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导轴承、制动
器及水轮机受油器的支撑部件，是水轮发电机较为重 要的结构件。 – 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 。
三、水轮发电机的原理
➢ 无功的类型： 容性无功：由于电容器是储存电场能量的元件，当电 容器加上交流电压后，电压交变时，响应的电场能量 也随着变化。当电压增大，电流及电场能量也就相应 加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量 以电场能量形式储藏起来；当电压减小和电场能量减 弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面电路中。 交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电 场能量之间的往复转换。
二、水轮发电机结构
二、水轮发电机结构
➢ 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的中小容量的水轮发 电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板制造，不需要 专门的转子支架。 –对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁轭通过 转子支架和主轴连成一体。 –磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用以固定 磁极。
二、水轮发电机结构
➢ 定子： 水轮发电机的静止部件,主要由机座、铁芯和三相绕组 线圈（线棒）、铜环引线（汇流排）等组成。 –铁芯固定在机座上。 –三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。 –发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体统称为发 电机的定子，也称为电枢。
《水电站水轮发电机》课件
02
水电站水轮发电机的结构与组 成
水电站水轮发电机的主体结构
01
02
03
转子
转子是水轮发电机的核心 部件，由主轴、磁轭和励 磁绕组组成，用于产生旋 转磁场。
定子
定子固定在水轮发电机机 座上，由铁芯和绕组组成 ，用于产生感应电动势。
轴承
轴承是连接水轮发电机转 子和机座的部件，用于支 撑转子并传递扭矩。
《水电站水轮发电机》 ppt课件
目录
Contents
• 水电站水轮发电机概述 • 水电站水轮发电机的结构与组成 • 水电站水轮发电机的运行与维护
目录
Contents
• 水电站水轮发电机的故障诊断与处 理
• 水电站水轮发电机的未来发展与展 望
01 水电站水轮发电机概述
水电站水轮发电机的定义与特点
监测电机电流、电压、功率等 电气参数，判断电气系统状态
。
油液分析
通过对润滑油和液压油的化验 分析，判断机械部件磨损情况
。
控制系统自诊断
利用控制系统的自诊断功能， 检测控制电路板、传感器和执
行器的工作状态。
水电站水轮发电机的故障处理措施
定期维护保养
按照规定周期对水轮发电机进 行维护保养，确保机器处于良
智能化控制技术
引入先进的传感器和控制系统，实 现水轮发电机的远程监控和智能控 制。
复合材料的应用
利用复合材料提高水轮机的耐磨、 耐腐蚀性能，延长使用寿命。
水电站水轮发电机在新能源领域的应用
抽水蓄能电站
利用水轮发电机进行抽水蓄能，解决电网调峰问题。
潮能、波浪能发电
结合水轮发电机技术，开发利用潮汐能和波浪能等新能源。
控制系统
水轮机部分培训讲义简洁版ppt课件
单位时间内经过水轮机的水量Q〔m3/s〕， 我厂1#—6#水轮机的额定流量为252.24m3/s。
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布
3.出力与效率 3.1出力N：指水轮机轴传给发电机轴的功率〔输出 功率〕，我厂1#—6#水轮机的额定出力为46.4MW
。
3.2 效率：η=N0/NI×100% 普通η=80%~95%。η<100%的缘由：水流经过 水轮机时，存在水头损失、水量损失、机械损失等 各种能量损失。我厂水轮机效率可达96%。
冲击，对水轮机过流金属外表产活力械剥蚀和化 学腐蚀破坏的景象------水轮机的汽蚀。 2.水轮机汽蚀类型 2.1翼形〔叶片〕汽蚀：转轮叶片反面出口处产生 的汽蚀，与叶片外形、工况有关。
0.25mm。受油器安装在发电机的灯泡头内 浆叶的调整是经过调速器主配压阀控制的压力油送
经受油器再到浆叶接力器。因此受油器是从固定
油管向旋转的操作油管供油的重要转换安装。使浆 叶开启的压力油从受油器下游侧压力腔经过外部供 油管到接力器活塞缸上游侧；使浆叶封锁的压力油 从受油器上游侧压力腔经过中间供油管到活塞缸下 游侧。内腔油管向轮毂供油，并衔接高位轮毂油箱 ，使轮毂内的油具有一定的压力，防止流道中的水 渗入轮毂。此轮毂油管又作为转轮接力器的回复杆 ，将浆叶位置反映到受油器的刻度盘上并经轮叶位 置传感器送到调速器。浆叶全开27.5度,浆叶全关-
称为最优协联关系。
第四节：水轮机构造性能
1.尾水管及根底环 尾水管为卧式圆锥体，由两大节组焊而成，小
头焊根底环，根底环法兰上装有伸缩节，与转轮室 相通。根底环及尾水管呈程度布置，既只需程度段 ，总长26500mm，其中根底环段长8500mm，进 口段直径5796.4mm，出口直径为10500x9100mm ，根底环的上游面为加工面，既是埋设件管型座的 基准面，也是导水机构、主轴的基准面，根底环与 尾水管同时安装。为了监测尾水部位的压力值，在 根底与尾水管部位布置了压力测管，沿圆周方向布
水电站水轮发电机PPT课件
14
2021/1/4
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第四节 水电站厂房的辅助设 备
一、调速系统
• 每台机组装设一套调速系统。
• 调速设备组成：调速器柜、作用筒(接力器 )、油压装置。三部分之间用管路联系。
1. 调速器柜：单机容量不同，机型不同，调 速系统也不一样，调速柜的外形尺寸变化 不大，一般为方形，尺寸为 800mm×800mm×1900mm。
38
一、发电机层设备布置
• 发电机层为安放水轮发电机组及辅助设 备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡 回检查机组、监视仪表的场所。
• 发电机层布置的主要设备：有发电机、 调速柜、油压装置、机旁盘、励磁盘、 蝶阀孔、楼梯、吊物孔等。
39
发 电 机 层 平 面 图
40
发电机层设备布置
1. 机旁盘。与调速器布置在同一侧，靠近厂房上游或下游墙 。
2. 电气设备的布置。发电机引出线和中性点侧都装有 电流互感器，一般安装在风罩外壁或机墩外壁上。 对发电机引出母线要加装保护网。
3. 油、气、水管道。一般沿墙敷设或布置在沟内。要 防止油气水渗漏对电缆造成影响。
4. 水轮机层上、下游侧应设必要的过道。主要过道宽 度不宜小于1.2m~1.6m。
5. 水轮机机墩壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为 1.2m~1.8m，高度不小于1.8m~2.0m。
• 水泵供水。当水电站的水头太低(水压力不 够)或太高(需要减压设备)时。
• 自流供水。适用于水头在12~60m之间的水 电站，但当水头大于40m时需要减压设备 。坝后式厂房从水库引水，引水厂房从压 力水管引水。
• 混合式供水。水电站水头变化较大时采用 ，高水头用自流方式，低水头时用水泵。
26
四、排水系统
混流式水轮发电机培训资料PPT课件
主要是基于电磁感应定律。水轮发电机的工作是在水轮机及调速器和励 磁调节器的配合下实现的。由于水的势能引起水轮机转子转动,水轮机的 扭矩是通过其水轮机轴法兰与发电机轴法兰的连接传递给发电机的，因 而拖动发电机工作。发电机转子上的磁场是靠可控硅静止励磁装置建立 、控制和调节的。发电机所带负荷或其它因素发生变化时，必引起发电 机电压或其它特性的变化。为保持发电机良好地工作，需要励磁和速度 调节系统相应随之变化,以改变发电机的磁场强度及改变水轮机导叶开度 来适应负荷的变化。
2.1.2额定电压UN ( kV)： ➢水轮发电机端连续输出电压值，是由许多因素综合确定的参数。 ➢额定电压反映了水轮发电机的绝缘水平。发电机的电压越高，绕 组的绝缘也越厚，导体占空间的系数降低，重量增加，成本加大； 降低电压时，绕阻匝数减小，电流加大，经济性下降。 ➢正常情况下，允许发电机额定电压有正负5％的变动范围。
摆度类别
上、下轴承处轴 颈及法兰
导轴承处轴颈
集电环
相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度
mm
第22页/共34页
摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
6. 发电机的运行与维护
发电机的运行和维护是同等重要的，电站运行工作人员应熟 悉电机的结构及各部分的特点，并在运行实践中不断总结经验，以 便正确判断电机在运行中是否处于正常状态，在维护中应以对工作 极端负责的精神，将电机在运行中的一切重要现象记载于运行记录 中，定时记载仪表的读数及测定结果，对不正常的情况更应详细记 载并及时处理。
定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而分成两瓣，在工地组 焊成整体，机座为多边形结构，对边距离为7400mm，高2200mm 。
定子铁芯采用高导磁、低损耗、无时效的50W270优质硅钢片 冲制而成，全圆由324槽，27片组成。铁芯外径为φ6250mm，内 径φ5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。为避免压指 脱落，非磁性压指直接焊于压板上。
2.1.2额定电压UN ( kV)： ➢水轮发电机端连续输出电压值，是由许多因素综合确定的参数。 ➢额定电压反映了水轮发电机的绝缘水平。发电机的电压越高，绕 组的绝缘也越厚，导体占空间的系数降低，重量增加，成本加大； 降低电压时，绕阻匝数减小，电流加大，经济性下降。 ➢正常情况下，允许发电机额定电压有正负5％的变动范围。
摆度类别
上、下轴承处轴 颈及法兰
导轴承处轴颈
集电环
相对摆度 mm/m 相对摆度 mm/m 绝对摆度
mm
第22页/共34页
摆度（双振幅） 0.03 0.05 0.40
6. 发电机的运行与维护
发电机的运行和维护是同等重要的，电站运行工作人员应熟 悉电机的结构及各部分的特点，并在运行实践中不断总结经验，以 便正确判断电机在运行中是否处于正常状态，在维护中应以对工作 极端负责的精神，将电机在运行中的一切重要现象记载于运行记录 中，定时记载仪表的读数及测定结果，对不正常的情况更应详细记 载并及时处理。
定子机座由钢板焊接而成，为运输方便而分成两瓣，在工地组 焊成整体，机座为多边形结构，对边距离为7400mm，高2200mm 。
定子铁芯采用高导磁、低损耗、无时效的50W270优质硅钢片 冲制而成，全圆由324槽，27片组成。铁芯外径为φ6250mm，内 径φ5520mm，总长1210mm。铁芯轴向均匀设有高度芯两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。为避免压指 脱落，非磁性压指直接焊于压板上。
水轮发电机的结构概述教学课件
❖ 水轮发电机组成
主要由定子、转子、机架、推力轴承、导 轴承、冷却器、制动器等部件组成。
水轮发电机定子结构
❖ 水轮发电机定子主要由机座、铁芯和三 相绕组线圈等组成。
铁芯固定在机座上。 三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。 发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体
统称为发电机的定子，也称为电枢。
❖ 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 。
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。
推力瓦
推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个 机组转动部分和固定部分的摩擦面，并且承 受整个机组转动部分的重量和轴向水推力。
推力瓦一般做成扇形块，中小型水轮发电机 推力轴承的推力瓦数多为6块～8块。
常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和弹性金属 氟塑料瓦两种。
镜板
镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要 求高。
托盘
托盘的作用是减小轴瓦的变形。另外，托盘的轴向 柔度在运行中有一定的均衡负荷作用。
其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。
绝缘垫
通常在轴承座下面或推力头与镜板结合面之间装设 绝缘垫，切断轴电流回路，保护轴瓦工作面，并起 到绝缘和调整轴线的双重作用。
油的循环冷却
轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内
❖ 刚性支柱螺钉支承方式的推力轴承
刚性抗重螺栓支承方式的推力轴承结构如图：
主要由定子、转子、机架、推力轴承、导 轴承、冷却器、制动器等部件组成。
水轮发电机定子结构
❖ 水轮发电机定子主要由机座、铁芯和三 相绕组线圈等组成。
铁芯固定在机座上。 三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。 发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体
统称为发电机的定子，也称为电枢。
❖ 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 。
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。
推力瓦
推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个 机组转动部分和固定部分的摩擦面，并且承 受整个机组转动部分的重量和轴向水推力。
推力瓦一般做成扇形块，中小型水轮发电机 推力轴承的推力瓦数多为6块～8块。
常用的推力瓦有巴式合金推力瓦和弹性金属 氟塑料瓦两种。
镜板
镜板是将推力负荷传递到推力瓦上的部件，技术要 求高。
托盘
托盘的作用是减小轴瓦的变形。另外，托盘的轴向 柔度在运行中有一定的均衡负荷作用。
其材质应选用能承受较大弯曲应力的高强度材料。
绝缘垫
通常在轴承座下面或推力头与镜板结合面之间装设 绝缘垫，切断轴电流回路，保护轴瓦工作面，并起 到绝缘和调整轴线的双重作用。
油的循环冷却
轴承的油循环冷却方式有内循环和外循环两种。 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内
❖ 刚性支柱螺钉支承方式的推力轴承
刚性抗重螺栓支承方式的推力轴承结构如图：
水轮发电机技术讲课课件
水轮发电机组技术讲课课件讲课人：邱灿锋水轮机型号：ZZ560A－LH－450含义：Z--轴流式Z--转桨（D代表定桨）560A--转轮型号L--立轴H—混凝土蜗壳450—转轮直径为450cm发电机型号：SF12——56／7000含义：S—三相F—风冷12—额定容量（MW）56—磁极个数7000—定子铁芯外径（cm）三、轴流转桨式水轮机组的适用范围及其优缺点可用于2—90M水头范围，过水能力大，轮叶可以转动，适用于大流量。
2—18M低水头且负荷变化较大的水电站，其运行稳定性较好，水轮机的高效率区范围较宽。
四、轴流转桨式水轮机组的基本部件对能量转换有直接影响的过流部件叫做水轮机的基本部件。
由引水（蜗壳）、导水（导水机构）、工作（转轮）和泄流（尾水管）四部分组成。
1、蜗壳的作用：（1）、保证水流以最小的水力损失引向导水部件，从而提高水轮机效率；（2）、尽可能保证沿导水部件的周围进水流量均匀，水流对称于轴，以使转轮受力均匀，提高工作的稳定性；（3）、使水流在进入导水部件以前具有一定的环流，然后很顺利地进入工作转轮；（4）、保证转轮在工作时，始终浸没在水中不会有大量空气进入转轮；2、导水机构作用：（1）、当机组的负荷发生变化时，用来调节进入水轮机转轮的流量，改变水轮机出力，使其与水轮发电机的电磁功率相适应；（2）、正常与事故停机时，用来截断水流，使机组停止转动；（3）、水轮机运行时，使水流按有利的方向均匀流入转轮；导水机构由导叶、导叶传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）、接力器、顶盖、底环、及轴承组成。
3、尾水管的作用：用来回收转轮出口水流中的剩余能量，常用的有直锥型和弯肘形（范厝厂采用本种）；4、转轮的组成：由转轮体、叶片、泄劲水锥和密封装置组成。
（1）、转轮体的四周安放着悬臂式叶片，当水流流经叶片，将水能转换为机械能；（2）、转轮内有一套操作叶片转动的机构，当导叶改变时，它能使叶片相应地也旋转一个角度，以便与导叶开度相适应，从而保证在变工况下，水轮机有较高的效率；（3）、转轮体下部连接着泄水锥，它的作用是引导经叶片流出来的水，迅速、顺利地流入尾水管，防止水流相互撞击，以减少水力损失，提高水轮机效率；（4）、密封装置安放在叶片的枢轴与转轮体之间，它用来防止转轮体内的压力油向外漏出，同时也防止压力水渗入转轮体内。
水轮发电机结构介绍ppt课件
30
轮叶安装
装配步骤：
首先采用转轮 翻身工具将转轮体 翻身（图中没有表 示）；然后将轮叶 分片装配到相应位 置（图中只显示了 单个轮叶的安装）； 用螺栓将轮叶与枢 轴固定；安装转轮 悬挂装置；再安装 操作架（图中没有 表示出来）。
31
外形图
泄水锥结构
剖面图
作用：
1. 是水轮机导水机构的重要组成部分，主要是为尾水导流； 2. 使转轮体内部形成一个封闭油腔，起密封作用。
水导油箱筒
水导油箱筒由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装。
48
水导油箱
分瓣配合处
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。
49
水导轴承体
水导轴瓦支柱螺 丝安装孔
50
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；
永磁机 上机架 上挡风板 定子 转子
下挡风板 下风罩
推力轴承
推力支 架柱段
推力支 架锥段
空冷器
7
机组顶部布置
8
水轮发电机组结构分类
基础部分 基础支持盖
受油器
轴系部分 主轴 操作油管 水封 水导轴承 推力轴承
发电机部分 发电机定子 发电机转子 上机架 永磁机
9
三维效果图
第二讲 水力机组基本结构
1. 混流式 2. 轴流式 3. 其他 4. 发电机
1
1. 混流式
2
低水头混流式水轮机转轮 高水头混流式水轮机转轮
3
4
2. 轴流式
轮叶安装
装配步骤：
首先采用转轮 翻身工具将转轮体 翻身（图中没有表 示）；然后将轮叶 分片装配到相应位 置（图中只显示了 单个轮叶的安装）； 用螺栓将轮叶与枢 轴固定；安装转轮 悬挂装置；再安装 操作架（图中没有 表示出来）。
31
外形图
泄水锥结构
剖面图
作用：
1. 是水轮机导水机构的重要组成部分，主要是为尾水导流； 2. 使转轮体内部形成一个封闭油腔，起密封作用。
水导油箱筒
水导油箱筒由二瓣组成，安装时先分别吊入，然后组合安装。
48
水导油箱
分瓣配合处
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。
49
水导轴承体
水导轴瓦支柱螺 丝安装孔
50
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；
永磁机 上机架 上挡风板 定子 转子
下挡风板 下风罩
推力轴承
推力支 架柱段
推力支 架锥段
空冷器
7
机组顶部布置
8
水轮发电机组结构分类
基础部分 基础支持盖
受油器
轴系部分 主轴 操作油管 水封 水导轴承 推力轴承
发电机部分 发电机定子 发电机转子 上机架 永磁机
9
三维效果图
第二讲 水力机组基本结构
1. 混流式 2. 轴流式 3. 其他 4. 发电机
1
1. 混流式
2
低水头混流式水轮机转轮 高水头混流式水轮机转轮
3
4
2. 轴流式
水轮发电机的结构(讲义)..36页PPT
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
水轮发电机的结构(讲义)..
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
水轮机教学课件PPT
• 表3-3，表3-4（p73): 反击式水轮机转轮暂行系列型谱 • 可根据电站水头直接从型谱表中选择适用的机型 • 有两种以上的机型可选时，应做方案比较
（2）采用套用机组和通用机型
• 要求设备系列化、标准化、通用化 • 水轮发电设备制造和已建电站的运行情况
N 3000kW
大中型机组
D1 2.75m
三、用主要综合特性曲线选择水轮机的主要参数
• 过程：
• 根据相似公式计算出原形水轮机的主要参数（D1、n) • 把已选定的原形水轮机参数反过来换算成模型参数 • 将模型参数放置到模型主要综合特性曲线上，检验所选水轮机工作
条件是否合理（即检验高效区）
• 步骤：
• 选择计算点→n’1, D’1 → D1，n
用此△η对一般效率进行修正，即 p m • 转桨式：由于ηmmax= ηm（φ），故每个φ应分别修正
在不同的φ角下， △η值也不同
• 单位转速n‘1和单位流量Q’1的修正
• 前一节中，理论上认为原、模型n’ 、Q’1一致 • 实际上，考虑原、模型水轮机的效率差别后，原、模
型n’1 、Q’1就不一致 • 原、模型n’1 、Q’1的修正原因：水轮机的效率差别，特
D1,m D1, p
• •
轴流式 说明
p max
1 0.3(1mmax ) 0.7(1mmax )5
D1,m D1, p
10 Hm Hp
1. 已知ηmmax→ηpmax 2. 公式中ηm 应取最大值 3. 对于混流式水轮机， 最优效率点是唯一的
轴流转桨式， ηmmax= ηm（φ），每一个φ→ ηmmax 效率修正时应分别对待
• N总、Hr 已定的情况下 • 不同机组台数，则单机容量、转轮直径、转速、型号
（2）采用套用机组和通用机型
• 要求设备系列化、标准化、通用化 • 水轮发电设备制造和已建电站的运行情况
N 3000kW
大中型机组
D1 2.75m
三、用主要综合特性曲线选择水轮机的主要参数
• 过程：
• 根据相似公式计算出原形水轮机的主要参数（D1、n) • 把已选定的原形水轮机参数反过来换算成模型参数 • 将模型参数放置到模型主要综合特性曲线上，检验所选水轮机工作
条件是否合理（即检验高效区）
• 步骤：
• 选择计算点→n’1, D’1 → D1，n
用此△η对一般效率进行修正，即 p m • 转桨式：由于ηmmax= ηm（φ），故每个φ应分别修正
在不同的φ角下， △η值也不同
• 单位转速n‘1和单位流量Q’1的修正
• 前一节中，理论上认为原、模型n’ 、Q’1一致 • 实际上，考虑原、模型水轮机的效率差别后，原、模
型n’1 、Q’1就不一致 • 原、模型n’1 、Q’1的修正原因：水轮机的效率差别，特
D1,m D1, p
• •
轴流式 说明
p max
1 0.3(1mmax ) 0.7(1mmax )5
D1,m D1, p
10 Hm Hp
1. 已知ηmmax→ηpmax 2. 公式中ηm 应取最大值 3. 对于混流式水轮机， 最优效率点是唯一的
轴流转桨式， ηmmax= ηm（φ），每一个φ→ ηmmax 效率修正时应分别对待
• N总、Hr 已定的情况下 • 不同机组台数，则单机容量、转轮直径、转速、型号
水轮发电机结构及工作原理介绍_图文
– 磁极铁芯分实心和叠片两种结构。
– 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。
– 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。
水轮发电机组培训ppt课件
• 主轴密封分工作密封和检修密封两种。
• 工作密封采用活塞式橡胶平板接触密封，由转环、密封座、橡胶密封环等组成，工作 时，通过技术供水将橡胶密封环顶起，与转环直接接触，达到密封的效果。橡胶密封 环通过泄漏水进行润滑、冷却，磨损后可自动调整复位，上密封座上有压力水进口和 排沙口，密封效果较好。
• 检修密封在工作密封下方，采用空气压迫橡胶带式密封结构，当机组检修时，向空气 围带内充入0.5-0.7MPa压缩空气，橡胶围带膨胀而使围带的密封唇边与主轴贴紧起到密 封作用。正常运行中严禁将检修密封投入，否则会造成橡胶围带磨损损坏。
• 水导轴承为自循环稀油润滑筒式轴承，外循环冷却，采用巴氏合金轴 瓦，具有自润滑循环方式，运行中透平油因离心力从转动油盆自下沿 轴瓦上约45°的螺旋导油槽进入上油盆，其间对轴瓦进行润滑、冷却， 透平油在上油盆内进行冷却，冷却后因自重又回到转动油盆中，如此 往复不止从而起到润滑和冷却的效果。
10
轴承密封
4
转轮
• 转轮是水轮机的重要部件，通过它将水流 的能量转换为机械能。
5
座环
• 座环是机组的重要支撑部件，由上、 下环与13只固定导叶焊接而成，其中 有一只固定导叶与蜗壳进口端及尾部 焊在一起。
6
转轮室
• 转轮室座环装有20只活动导叶，以及顶盖、控制环及操作 传动机构和限位限制机构等组成了机组的导水机构，支持 环与水导导轴承都固定在顶盖上。控制环安装在支持环上， 控制环与推拉杆及调速轴相连用来控制20只活动导叶。
7
尾水管
• 尾水管结构：锥管、肘管。 • 尾水管作用：锥管主要为转轮室补气测压监视；肘管主要
作用是排水、补气测压监视。
8
导水机构
• 水轮机导水机构的作用，主要是形成和改变进入转轮水流 的环量，采用转动式的性能良好的多导叶控制，保证水流 以很小的能量损失，在不同的流量下沿圆周均匀进入转轮。
• 工作密封采用活塞式橡胶平板接触密封，由转环、密封座、橡胶密封环等组成，工作 时，通过技术供水将橡胶密封环顶起，与转环直接接触，达到密封的效果。橡胶密封 环通过泄漏水进行润滑、冷却，磨损后可自动调整复位，上密封座上有压力水进口和 排沙口，密封效果较好。
• 检修密封在工作密封下方，采用空气压迫橡胶带式密封结构，当机组检修时，向空气 围带内充入0.5-0.7MPa压缩空气，橡胶围带膨胀而使围带的密封唇边与主轴贴紧起到密 封作用。正常运行中严禁将检修密封投入，否则会造成橡胶围带磨损损坏。
• 水导轴承为自循环稀油润滑筒式轴承，外循环冷却，采用巴氏合金轴 瓦，具有自润滑循环方式，运行中透平油因离心力从转动油盆自下沿 轴瓦上约45°的螺旋导油槽进入上油盆，其间对轴瓦进行润滑、冷却， 透平油在上油盆内进行冷却，冷却后因自重又回到转动油盆中，如此 往复不止从而起到润滑和冷却的效果。
10
轴承密封
4
转轮
• 转轮是水轮机的重要部件，通过它将水流 的能量转换为机械能。
5
座环
• 座环是机组的重要支撑部件，由上、 下环与13只固定导叶焊接而成，其中 有一只固定导叶与蜗壳进口端及尾部 焊在一起。
6
转轮室
• 转轮室座环装有20只活动导叶，以及顶盖、控制环及操作 传动机构和限位限制机构等组成了机组的导水机构，支持 环与水导导轴承都固定在顶盖上。控制环安装在支持环上， 控制环与推拉杆及调速轴相连用来控制20只活动导叶。
7
尾水管
• 尾水管结构：锥管、肘管。 • 尾水管作用：锥管主要为转轮室补气测压监视；肘管主要
作用是排水、补气测压监视。
8
导水机构
• 水轮机导水机构的作用，主要是形成和改变进入转轮水流 的环量，采用转动式的性能良好的多导叶控制，保证水流 以很小的能量损失，在不同的流量下沿圆周均匀进入转轮。
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2.1水轮机类型和型号
水轮机类型
• 水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带
•
动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机 组。按水流能量转换特征，可将水轮机分为：反击式和冲 击式。 （1）反击式水轮机利用水的压能型式为主，动能型式为 辅，通过转轮转换为机械能，转轮中的水流具有压力且充 满流道。反击式水轮机按水流流经转轮的方向不同，又分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型。 ①混流式水轮机。水流流经转轮时是辐向流进而轴向流 出。其结构简单，运行可靠，效率较高，是现代应用最广 泛的水轮机。适用水头范围一般为20～450米，目前最高 已达800米。 ②轴流式水轮机。水流流经转轮时是轴向流进而又轴向 流出。按其叶片在运行时能否转动又分为定浆式和转浆式 两种。
–水轮机型号
– 水轮机的型号由三部分组成，第一部分之间用短横线 隔开。第一部分由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成， 前者表示水轮机型式，后者表示转轮型号（入型谱者 采用该转轮的比转速作为代号）。第二部分由两个汉 语拼音字母组成，前一字母表示主轴装置方式，后一 个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮 标称直径D1。对冲击式水轮机，第三部分表示为：水 轮机转轮标称直径/（作用在每一个转轮上的喷嘴数× 射流直径）。 – 各种类型水轮机转轮的标称直径D1规定如下： – ①混流式水轮机是指转轮叶片进口边的最大直径。 – ②轴流式水轮机是指转轮室的最大内径。 – ③斜流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室 内径。 – ④冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆 直径。 – 各型水轮机第一、二部分的代表符号见下表：
• 各型水轮机第一、二部分的代表符号
水轮机型式 主轴装置方式
立轴L 卧轴W 斜轴X
引水室特征
混流式HL 轴流转浆式ZZ 轴流定浆式ZD 斜流式XL 贯流转浆式GZ 贯流定浆式GD 水斗式CJ 斜击式XJ 双击式SJ
金属蜗壳J 混凝土蜗壳H 明槽M 罐式G 灯泡式P 竖井式S 虹吸式X 轴伸式Z
注：可逆式水轮机在水轮机型式代号后加“N”（逆）。•• •1.2 水电站的基本类型
坝后式 水电站
厂房与 大坝关系
河床式
引水式
地下式
溢流式
坝内式
• 坝后式水电站：厂房建在坝的后面，厂房本身不
承受上游水压。对于水头较高的坝式水电站，为 了不使厂房承受上游的水压力，一般常采用这种 布置方式。这时厂房设在坝后，水流经由埋藏于 坝体内的管道进入厂房。 河床式水电站：水电站厂房代替一部分坝体作为 抬高水位的建筑物，直接承受着上游水压力，它 没有专门的水轮机管道，水流由上游进入厂房转 动水轮机后泄回下游。这类水电站水头较低，一 般不超过30米。 引水式水电站。水头由引水道形成。这类水电站 在布置上的特点是具有较长的引水道，水电站建 筑物比较分散。
欢迎来到水轮发电机设备讲座
知 识 改 变 命 运
细 节 决 定 成 败
第一章 水电站概述
1.1水电站枢纽的组成
• 水电站枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物及厂区建筑物等 •
水工建筑物组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是安装在厂 房内及其附近。 （1）挡水建筑物：是拦截水流、抬高水位、形成水库，以集中落差、 调节流量的建筑物，例如坝和闸。 （2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪 水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物， 例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管等。 （3）进水建筑物：使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水 口、进水流道。 （4）厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是水电站枢纽中最重要 的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设 备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；升压站是安装升压变压 器和各种高压配电装置的地方。
水轮机牌号示例：
• HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立 • • • • •
轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。 ZZ560-LH-800，表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560， 立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。 ZDT03-LH-300，表示轴流定浆式水轮机，转轮型号为03， 立轴，混泥土蜗壳，转轮直径为300cm。 GD600-WZ-250，表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为 600，卧轴，轴伸式引水室，转轮直径为250cm。 GZ1250a-WP-530，表示贯流转浆式水轮机，转轮型号为 1250a，卧轴，灯泡式引水室，转轮直径为530cm。 2CJ30-W-120/（2×10），表示一根轴上具有两个转轮的 水斗式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm， 每个转轮有两个喷嘴，射流直径为10 cm。
•
•
1.3 水电站厂区建筑物简述
• 厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是
水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不 同于一般的工业厂房，而是是水力机械、 电气设备等有机地结合在一起的特殊的水 工建筑物；升压站是安装升压变压器和各 种高压配电装置的地方。
发电机层
升压场 主厂房
变压器
水轮机层 蜗壳层 水泵层 尾水管层
2.2 轴流式水轮机的特点
• 轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。
它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在 低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有 较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水 轮机由于过流能力大，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。当两者具有相 同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多 的效率。 轴流式水轮机的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流 经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要 由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四 周放置悬臂式叶片。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用 水头范围为3～55m，目前最大应用水头不超过70m。限制 轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的 条件。
• • • •
2.3 轴流定浆式水轮机结构
一、引水机构（蜗壳)
蜗壳的作用是将水的压力平顺、均匀、轴对 称的引入导水机构，使水流形成一定的环 量，减少水力损失
轴流式水轮机的蜗壳一般采用混凝土结构， 对于水头高于40m的，则用金属蜗壳。
• 混凝土蜗壳透视图
二、座环
• 座环位于蜗壳和活动导叶之间，由上环板、
八、水导轴承
• 水导轴承承受水轮机的径向力，防止和减少主轴的振动与 •
摆动，减小机组摆度，使转子、转轮不与固定部分碰撞， 摩擦，减少磨损，保证机组的正常运行。 水导轴承离转轮越近，转轮的悬臂愈小，水轮机运行越稳 定。 水导轴承由轴瓦、轴衬、轴衬支撑架（桶）组成，根据轴 瓦材料的不同，一般常见的有巴氏合金导轴承和橡胶导轴 承。 巴氏合金导轴承一般采用分半瓦，稀油润滑，内置冷却用 黄铜环管，通以压力冷却水达到冷却作用。巴氏合金导轴 承耐磨性能好，工作可靠，运行、维护工作量较大，用于 多泥沙河流水电站。 橡胶导轴承采用水润滑，对水质的要求很高，一般用在河 道水流较清的水电站。橡胶轴承有良好的耐磨性和弹性， 能消除运转中的振动。
•
(a)叶片与枢轴整体；(b)叶片与枢轴用螺栓连接
• 转轮整体装配图
五、转轮室
• 转轮室是水轮机流道的一部分，转轮室的上端与底环相连，下端与尾
水管里衬相连。转轮室的形状要求与转轮叶片的外缘相吻合，以保证 在任何叶片角度时叶片和转轮室之间都有最小的间隙。转浆式水轮机 的转轮室，一般由上环和下环(也有三环的)组成，转轮室采用ZG30铸 钢或A3钢板焊接。 • 转轮室刚度要好，保证转轮转动时有均匀的间隙，严格避免由于变形 而出现叶片碰撞转轮的现象。 • 转轮室的内壁与叶片外圆间隙处，容易产生间隙汽蚀，这一部分最好 采用不锈钢材料制造或在其内表面铺焊一层不锈钢。
•
导水机构传动原理图
• 导水机构制造厂内预装图
四、转轮
• 轮毂（转轮体）：轮毂上端与主轴相连，下端与泄水锥连接。轮毂四周安装 •
均与分布的悬臂式叶片，轮毂的形状为圆柱形或球型，转浆式轮毂内装有轮 叶的传动机构，根据与导叶的协联关系操作浆叶转动，确保机组高效率运行。 轮叶：轮叶为扭曲状翼型断面，靠近轮毂处短而厚，外缘较薄。转浆式机组 轮叶与轮毂相邻处有轮叶法兰用螺栓与轮叶枢轴连接。定浆式转轮的叶片用 卡环固定于轮毂上，用定位销确定叶片的安放角，在叶片根部法兰上预留若 干定位销孔，随季节水位或流量变化人工调节叶片安放角可在某一时期内提 高运行效率。我站转轮与叶片为整体铸钢。 泄水锥：泄水锥的外形尺寸由模型试验确定。中小型机组的泄水锥大多采用 ZG30铸造，泄水锥与转轮体采用螺栓连结。 作用是引导由轮叶间流道出来的 水流顺利的变成轴向，减小涡流和能量损失。
六、尾水管
• 尾水管的作用是排水、回收能量。其型式、尺寸影响厂房
基础开挖、下部块体混凝土尺寸。
• 尾水管尺寸越大，η 越高，工程量及投资增大。 • 型式：
直锥形——用于小型水轮机——用于卧轴水轮机 屈膝型——用于卧轴水轮机 弯肘形——（大中型电站）
弯肘型尾水管示意图
减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯 肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
七、主轴与主轴密封
• 水轮机主轴将转轮输出的机械力矩传递给发电机，带动发
电机转子转动，是承受机械扭矩的部件。主轴一般由35号、 40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。直径较小的主轴采用 实心结构，直径较大的主轴一般中间为空心以节省钢材， 同时为轴心补气以及装设操作油管用。 • 主轴密封是设置在主轴上的止漏密封装置，在转动部件与 固定部件之间用耐磨材料堵水达到封水母的。包括工作密 封和检修密封。 • 检修密封在机组检修和停机状况下工作密封故障时才投入 使用，一般采用空气围带的结构形式。 • 工作密封大多采用水压式端面密封和石棉盘根填料密封两 种结构。在大中型水轮机中，采用水压式端面密封的居多， 密封环用耐热且耐磨的丁腈橡胶管制成，内通压力水。密 封座采用不锈钢材料制造，转环磨擦面应铺焊一层不锈钢， 且通常采用转环在上、密封环在下的结构形式。
水轮机类型
• 水轮机是将水能转换为机械能的水力机械，利用水能机带
•
动发电机将旋转机械能变为电能的设备，称为水能发电机 组。按水流能量转换特征，可将水轮机分为：反击式和冲 击式。 （1）反击式水轮机利用水的压能型式为主，动能型式为 辅，通过转轮转换为机械能，转轮中的水流具有压力且充 满流道。反击式水轮机按水流流经转轮的方向不同，又分 为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种类型。 ①混流式水轮机。水流流经转轮时是辐向流进而轴向流 出。其结构简单，运行可靠，效率较高，是现代应用最广 泛的水轮机。适用水头范围一般为20～450米，目前最高 已达800米。 ②轴流式水轮机。水流流经转轮时是轴向流进而又轴向 流出。按其叶片在运行时能否转动又分为定浆式和转浆式 两种。
–水轮机型号
– 水轮机的型号由三部分组成，第一部分之间用短横线 隔开。第一部分由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成， 前者表示水轮机型式，后者表示转轮型号（入型谱者 采用该转轮的比转速作为代号）。第二部分由两个汉 语拼音字母组成，前一字母表示主轴装置方式，后一 个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮 标称直径D1。对冲击式水轮机，第三部分表示为：水 轮机转轮标称直径/（作用在每一个转轮上的喷嘴数× 射流直径）。 – 各种类型水轮机转轮的标称直径D1规定如下： – ①混流式水轮机是指转轮叶片进口边的最大直径。 – ②轴流式水轮机是指转轮室的最大内径。 – ③斜流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室 内径。 – ④冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆 直径。 – 各型水轮机第一、二部分的代表符号见下表：
• 各型水轮机第一、二部分的代表符号
水轮机型式 主轴装置方式
立轴L 卧轴W 斜轴X
引水室特征
混流式HL 轴流转浆式ZZ 轴流定浆式ZD 斜流式XL 贯流转浆式GZ 贯流定浆式GD 水斗式CJ 斜击式XJ 双击式SJ
金属蜗壳J 混凝土蜗壳H 明槽M 罐式G 灯泡式P 竖井式S 虹吸式X 轴伸式Z
注：可逆式水轮机在水轮机型式代号后加“N”（逆）。•• •1.2 水电站的基本类型
坝后式 水电站
厂房与 大坝关系
河床式
引水式
地下式
溢流式
坝内式
• 坝后式水电站：厂房建在坝的后面，厂房本身不
承受上游水压。对于水头较高的坝式水电站，为 了不使厂房承受上游的水压力，一般常采用这种 布置方式。这时厂房设在坝后，水流经由埋藏于 坝体内的管道进入厂房。 河床式水电站：水电站厂房代替一部分坝体作为 抬高水位的建筑物，直接承受着上游水压力，它 没有专门的水轮机管道，水流由上游进入厂房转 动水轮机后泄回下游。这类水电站水头较低，一 般不超过30米。 引水式水电站。水头由引水道形成。这类水电站 在布置上的特点是具有较长的引水道，水电站建 筑物比较分散。
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细 节 决 定 成 败
第一章 水电站概述
1.1水电站枢纽的组成
• 水电站枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物及厂区建筑物等 •
水工建筑物组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是安装在厂 房内及其附近。 （1）挡水建筑物：是拦截水流、抬高水位、形成水库，以集中落差、 调节流量的建筑物，例如坝和闸。 （2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪 水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物， 例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管等。 （3）进水建筑物：使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水 口、进水流道。 （4）厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是水电站枢纽中最重要 的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设 备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；升压站是安装升压变压 器和各种高压配电装置的地方。
水轮机牌号示例：
• HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号为220，立 • • • • •
轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。 ZZ560-LH-800，表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560， 立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为800cm。 ZDT03-LH-300，表示轴流定浆式水轮机，转轮型号为03， 立轴，混泥土蜗壳，转轮直径为300cm。 GD600-WZ-250，表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为 600，卧轴，轴伸式引水室，转轮直径为250cm。 GZ1250a-WP-530，表示贯流转浆式水轮机，转轮型号为 1250a，卧轴，灯泡式引水室，转轮直径为530cm。 2CJ30-W-120/（2×10），表示一根轴上具有两个转轮的 水斗式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm， 每个转轮有两个喷嘴，射流直径为10 cm。
•
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1.3 水电站厂区建筑物简述
• 厂区建筑物：包括厂房、升压站。厂房是
水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不 同于一般的工业厂房，而是是水力机械、 电气设备等有机地结合在一起的特殊的水 工建筑物；升压站是安装升压变压器和各 种高压配电装置的地方。
发电机层
升压场 主厂房
变压器
水轮机层 蜗壳层 水泵层 尾水管层
2.2 轴流式水轮机的特点
• 轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。
它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在 低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有 较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水 轮机由于过流能力大，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。当两者具有相 同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多 的效率。 轴流式水轮机的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流 经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要 由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四 周放置悬臂式叶片。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用 水头范围为3～55m，目前最大应用水头不超过70m。限制 轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的 条件。
• • • •
2.3 轴流定浆式水轮机结构
一、引水机构（蜗壳)
蜗壳的作用是将水的压力平顺、均匀、轴对 称的引入导水机构，使水流形成一定的环 量，减少水力损失
轴流式水轮机的蜗壳一般采用混凝土结构， 对于水头高于40m的，则用金属蜗壳。
• 混凝土蜗壳透视图
二、座环
• 座环位于蜗壳和活动导叶之间，由上环板、
八、水导轴承
• 水导轴承承受水轮机的径向力，防止和减少主轴的振动与 •
摆动，减小机组摆度，使转子、转轮不与固定部分碰撞， 摩擦，减少磨损，保证机组的正常运行。 水导轴承离转轮越近，转轮的悬臂愈小，水轮机运行越稳 定。 水导轴承由轴瓦、轴衬、轴衬支撑架（桶）组成，根据轴 瓦材料的不同，一般常见的有巴氏合金导轴承和橡胶导轴 承。 巴氏合金导轴承一般采用分半瓦，稀油润滑，内置冷却用 黄铜环管，通以压力冷却水达到冷却作用。巴氏合金导轴 承耐磨性能好，工作可靠，运行、维护工作量较大，用于 多泥沙河流水电站。 橡胶导轴承采用水润滑，对水质的要求很高，一般用在河 道水流较清的水电站。橡胶轴承有良好的耐磨性和弹性， 能消除运转中的振动。
•
(a)叶片与枢轴整体；(b)叶片与枢轴用螺栓连接
• 转轮整体装配图
五、转轮室
• 转轮室是水轮机流道的一部分，转轮室的上端与底环相连，下端与尾
水管里衬相连。转轮室的形状要求与转轮叶片的外缘相吻合，以保证 在任何叶片角度时叶片和转轮室之间都有最小的间隙。转浆式水轮机 的转轮室，一般由上环和下环(也有三环的)组成，转轮室采用ZG30铸 钢或A3钢板焊接。 • 转轮室刚度要好，保证转轮转动时有均匀的间隙，严格避免由于变形 而出现叶片碰撞转轮的现象。 • 转轮室的内壁与叶片外圆间隙处，容易产生间隙汽蚀，这一部分最好 采用不锈钢材料制造或在其内表面铺焊一层不锈钢。
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导水机构传动原理图
• 导水机构制造厂内预装图
四、转轮
• 轮毂（转轮体）：轮毂上端与主轴相连，下端与泄水锥连接。轮毂四周安装 •
均与分布的悬臂式叶片，轮毂的形状为圆柱形或球型，转浆式轮毂内装有轮 叶的传动机构，根据与导叶的协联关系操作浆叶转动，确保机组高效率运行。 轮叶：轮叶为扭曲状翼型断面，靠近轮毂处短而厚，外缘较薄。转浆式机组 轮叶与轮毂相邻处有轮叶法兰用螺栓与轮叶枢轴连接。定浆式转轮的叶片用 卡环固定于轮毂上，用定位销确定叶片的安放角，在叶片根部法兰上预留若 干定位销孔，随季节水位或流量变化人工调节叶片安放角可在某一时期内提 高运行效率。我站转轮与叶片为整体铸钢。 泄水锥：泄水锥的外形尺寸由模型试验确定。中小型机组的泄水锥大多采用 ZG30铸造，泄水锥与转轮体采用螺栓连结。 作用是引导由轮叶间流道出来的 水流顺利的变成轴向，减小涡流和能量损失。
六、尾水管
• 尾水管的作用是排水、回收能量。其型式、尺寸影响厂房
基础开挖、下部块体混凝土尺寸。
• 尾水管尺寸越大，η 越高，工程量及投资增大。 • 型式：
直锥形——用于小型水轮机——用于卧轴水轮机 屈膝型——用于卧轴水轮机 弯肘形——（大中型电站）
弯肘型尾水管示意图
减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号水轮机均采用弯 肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
七、主轴与主轴密封
• 水轮机主轴将转轮输出的机械力矩传递给发电机，带动发
电机转子转动，是承受机械扭矩的部件。主轴一般由35号、 40号、45号或20SiMn等钢整锻而成。直径较小的主轴采用 实心结构，直径较大的主轴一般中间为空心以节省钢材， 同时为轴心补气以及装设操作油管用。 • 主轴密封是设置在主轴上的止漏密封装置，在转动部件与 固定部件之间用耐磨材料堵水达到封水母的。包括工作密 封和检修密封。 • 检修密封在机组检修和停机状况下工作密封故障时才投入 使用，一般采用空气围带的结构形式。 • 工作密封大多采用水压式端面密封和石棉盘根填料密封两 种结构。在大中型水轮机中，采用水压式端面密封的居多， 密封环用耐热且耐磨的丁腈橡胶管制成，内通压力水。密 封座采用不锈钢材料制造，转环磨擦面应铺焊一层不锈钢， 且通常采用转环在上、密封环在下的结构形式。