水轮机相关知识
电力生产概论 09 水轮发电机组
水轮发电机（一）
❖ 水轮发电机备等构成。
❖ 发电机工作的基本原理：定子中嵌有线圈，转子周围装 有磁极。当转子在水轮机带动下旋转时，其磁极产生的 磁力线切割定子线圈就会感应生成电流。水轮发电机的 转速比汽轮发电机小许多,一般为125 r/min。
❖ 水轮发电机的类型：按照水轮发电机主轴布置的方式分 类，有立式水轮发电机和卧式水轮发电机。立式布置的 水轮发电机根据推力轴承的位置不同又分为悬吊式和伞 式两大类。
水轮发电机（二）
❖ 水轮发电机的部件和作用： （1）定子：由机座、铁芯、线圈等组成。 （2）转子是产生旋转磁场的部件，由磁极、磁轭、轮臂、轮毂、 主轴等构成。 （3）机架是安装发电机轴承的部件，分为承重机架和非承重机 架。 （4）推力轴承：借助推力轴承可以把机组转动部分悬吊起(立式 悬吊式)或托起(伞式)。 （5）冷却系统：大、中型水轮发电机采用密闭自循环空气冷却， 巨型机组运行时发热量大，需要提高冷却效果，常采用水内冷直 接冷却铁芯和线圈。
电力生产概论
水轮发电机组
一
水轮机
二
水轮发电机
三
水轮发电机组调节
水 轮 机（一）
❖ 水轮发电机组是把水能转变成电能的机械，由水轮机和 发电机组成。水流流过水轮机时，把能量转变成水轮机 转动的机械能，通过水轮机主轴传给与之联接的发电机 主轴带动了发电机转动而发出电能。
❖ 水轮机是把水流的能量转变成旋转机械能的机器。 ❖ 水轮机的类型：主要有两大类，一类是利用水流的动能
和势能工作，称为反击式水轮机，另一类是只利用水流 的动能工作，称为冲击式水轮机。根据水流在转轮中流 动的方向不同，反击式和冲击式水轮机又可以分成混流 式、轴流式和水斗式三种。
水 轮 机（二）
水轮机相关知识
水轮机相关知识嘿，朋友！咱们今天来聊聊水轮机这个神奇的家伙！你知道吗，水轮机就像是一位勤劳的大力士，日夜不停地为我们工作着。
它把水流的能量巧妙地转化为电能，就像魔术师把普通的东西变成宝贝一样。
水轮机的种类那可真是五花八门。
比如说冲击式水轮机，它就像个勇敢的战士，直接迎接着水流的冲击，靠着这股猛劲儿来发挥作用。
还有反击式水轮机，就像是个聪明的智者，巧妙地利用水流的力量，把能量一点点地收集起来。
想象一下，水轮机在水电站里欢快地转动着，那场面多壮观！它的工作原理其实也不难理解。
水流奔腾而来，带着巨大的能量，水轮机就把这股能量抓住，然后通过一系列的机械动作，将其变成电能，为我们的生活带来光明和便利。
水轮机的安装和维护可一点儿都不能马虎。
就好比你养了一只珍贵的宠物，得精心照顾它。
安装的时候，位置要选对，角度要调好，不然它可发挥不出最佳的效果。
维护的时候，要定期检查，看看有没有零件磨损，有没有哪里出了小毛病。
要是不注意，万一哪天它“闹脾气”罢工了，那可就麻烦啦！而且，水轮机的运行效率也很关键呢。
这就好比我们跑步，姿势正确、步伐有力，才能跑得又快又远。
水轮机也是一样，设计合理、运行良好，才能高效地转化能量，为我们节省资源，创造更多的价值。
在选择水轮机的时候，也得像挑选手表一样，仔细对比，根据实际的需求来决定。
不同的水电站，水流的情况不一样，需要的水轮机也不同。
要是选错了，那可就像是穿着不合脚的鞋子走路，难受又走不快。
总之，水轮机虽然看起来是个大家伙，很复杂，但只要我们了解了它的脾气，掌握了它的特点，就能让它乖乖地为我们服务，为我们的生活带来更多的美好和便利。
你说是不是呀？。
水轮机专业基础知识问答(附参考答案)
水轮机专业基础知识问答（附参考答案）第一部分简答1什么叫水轮机?答:将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。
2简述冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。
答:工作原理方面:利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机;利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机；流动特征方面:反击式水轮机转轮流道有压,封闭,全周进水;冲击式水轮机转轮流道无压,开放,部分进水；结构特征方面也显著不同.如转轮的差别,有无喷嘴,尾水管。
3简述反击式水轮机的过流部件及其作用。
引水室:作用是引水流进入导水机构。
导水机构:作用是调节水轮机过流量,并使水流能按一定方向进入转轮。
转轮:将水流能量转换为固体旋转机械能量的部件。
尾水管:作用是将水流排下下游,并回收转轮出口的剩余动能。
4简述冲击式水轮机的主要部件喷嘴:水轮机自由射流的形成装置。
喷针:与喷嘴共同完成流量控制(以行程变化喷嘴控制喷嘴出口过流面积)。
转轮:由轮盘和轮盘外周均匀排列的水斗构成的组件,转换水流能量为固体旋转机械能。
折向器:自由射流流程内部件,可遮断射流,以防止转轮飞逸。
5简述我国关于水轮机标准直径的定义。
混流式:转轮叶片进水边上最大直径。
浆叶式(轴流式,斜流式,贯流式):浆叶转动轴线与转轮室相交处直径。
冲击式:射流中心线与转轮相切处节圆直径。
6简述水轮机主要工作参数工作水头H:水轮机的进口和出口处单位重量水流的能量差值。
流量Q:单位时间内通过水轮机的水流体积。
转速n:水轮机转轮单位时间内旋转的次数。
出力P:水轮机轴端输出的功率。
效率η:水轮机的输入与输出功率之比。
7简述水轮机中水流运动的分解水轮机流道内水流空间运动,可用若干个简单运动表示的方法就是其水流运动的分解。
例如转轮中水流运动,为水流质点绝对运动(或绝对速度),为水流质点沿叶片的相对运动(或相对速度),为水流质点随转轮所用的周向牵连运动(或牵连速度).其相应的矢量关系图即为速度三角形。
8简述水轮机工况的概念水轮机的运行状态或运行条件称为水轮机的工况.水轮机的不同工况相应一组不同的工作参数。
水轮机的基础知识
水轮机的基础知识水轮机的一些基础知识要点：1. 工作原理：水轮机通过水流对其内部转轮叶片的作用力而转动，将水流的动能和势能（位能）转化为机械能。
2. 分类：根据转换水流能量方式的不同，水轮机主要分为两大类：冲击式水轮机：如水斗式、斜击式和双击式等，这类水轮机的特点是水流在进入转轮前已转变为高速射流，直接冲击转轮叶片以做功。
反击式水轮机：包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式等，其特点是水流在通过转轮叶片时，压力和速度同时发生变化，水流充满整个转轮通道，在流动过程中持续作用于叶片上。
3. 主要部件：转轮（Runner）：是水轮机中直接接受水流能量并将其转化为旋转运动的关键部件。
导叶（Guide Vanes）：用于调节水流方向和速度，控制进入转轮的水流状态，从而影响水轮机的工作效率和稳定性。
压力管道或蜗壳（Spiral Case）：将上游水库中的水引入水轮机，并调整水流到合适的参数供转轮使用。
尾水管（Draft Tube）：作完功后的水流出转轮后，通过尾水管逐渐减压并将剩余能量转化为低速水流排出，减少能量损失。
4. 工作参数：工作水头（Head）：即水流从上游至下游的高度差，它代表了水流的位能大小。
流量（Discharge 或 Flow Rate）：单位时间内通过水轮机的水量，反映了水流的能量密度。
输出功率（Power Output）：由水头和流量共同决定，水头越高、流量越大，则水轮机输出的功率也越大。
5. 应用场合：水轮机广泛应用于水电站，根据不同的水头和流量条件选择不同类型的水轮机设计，以达到最优的能源转化效率。
6. 性能指标：效率（Efficiency）：衡量水轮机能量转化好坏的重要参数，通常指水轮机的有效功率与输入水流总能量之比。
稳定性（Stability）：反映水轮机在各种工况下运行的稳定程度。
7. 发展历史：水轮机的历史悠久，早在古代中国就有利用水轮驱动磨坊等器械的记载，现代水轮机则经过不断的科技创新，设计和制造技术日益成熟，效能不断提升。
水轮机知识
【映电总厂发电部】 映电总厂发电部】
水轮机知识
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底环
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作用： 与顶盖一起形 成过流通道 安装导叶下轴 承
水轮机知识
水轮机基础知识
【映电总厂发电部】 映电总厂发电部】
基础环 （支持环） 作用 在机组安装时放座环， 成为座环的基础。 在水轮机安装及检修 时，用来放置转轮 。
水轮机知识映电总厂发电部映电总厂发电部水轮机型号hla542lj215设计流量21m3s设计水头29000m额定出力4180mw设计最大水头318m最大出力4560mw设计最小水头260m轴向推力220t额定转速500rmin吸出高度35m飞逸转速820rmin导水叶关闭时65s转速上升率40机组甩负荷时水压升380m水柱旋转方向俯视顺时针最高效率916水轮机知识映电总厂发电部映电总厂发电部下油盆油位120180上油盆油位70120运行油位静止油位油位的基准油循环运行油位的变毕托管油循环斜油沟油循环水轮机知识映电总厂发电部映电总厂发电部温度限额最低油温报警油温50报警瓦温60事故瓦温两点70越复限死区测温头位置变化老化对运行的影响水轮机知识映电总厂发电部映电总厂发电部冷却水压限额水压范围015020mpa反冲在冷却水运行中的重要性n水轮机知识映电总厂发电部映电总厂发电部摆度及振动限额振摆限额015mm通过机组声音轴承温度判断水力振动机械振动电磁振动水轮机知识映电总厂发电部映电总厂发电部上下止漏环压力的监视及其意义蜗壳压力监视的意义
水轮机知识
一.简介 简介
【映电总厂发电部】 映电总厂发电部】
B、冲击式：高压水流通过喷嘴变为具有动能的自由射 冲击式： 冲击式 流冲击转轮叶片，并形成旋转力矩使转轮转动。 3、理论推导： 、理论推导： ★功率N=9.81QH；损失：容积（流量损失）、水力 功率 （水头损失）、机械损失（摩擦损失）；对应相应的效 率。 4、水轮机的能量转换 （水能转换为旋转的机械能）是靠转轮进出口的速度差 或环量差（2πvr）来实现的。
《水轮机介绍》课件
工业应用
水轮机可以通过联轴器或其他机构与其它设备实现 任意转速匹配和联动运作。
水轮机基本原理
水轮机受到水流的作用产生功率，根据能量守恒和牛顿第二定律，外出水功率等于轮机内部转化的机械功率和 内部耗散的损失。
1
流体力学基础
水轮机是流体力学和材料力学相结合的
机械运动学基础
2
产物。 流体力学研究的是液体在各种情况下运
境没有污染。 • 使用寿命长，可达数十年或更长。
缺点
• 需要大量的水资源支持，这可能对周边生态 环境造成影响。
• 需要耗费较大的资金和人力来进行安装和维护。 • 无法满足一些特定的需求，比如一些应用场
合需要更高的功率。
水轮机的维护和保养
定期的维护和保养对水轮机的运行和性能十分重要，它们可以延长水轮机的使用寿命。
可获得的能量之比，通常在80%-90%之 间。功率则是水轮机的输出功率。
流量指单位时间内通过水轮机的水量，
转速是叶轮每分钟的旋转圈数，是影响ຫໍສະໝຸດ 水轮机性能的重要因素之一。
水轮机的优缺点
水轮机具有高效、环保、耐久等优点，但也存在一些缺点，比如对水资源需求大、安装和维修成本高等。
优点
• 具有高效利用水能和发电效率高等优点。 • 使用水作为能源，无需消耗化石能源，对环
2 水轮机对环境的影响
水轮机对环境主要的贡献在于它产生的清洁能源有助于减少化石燃料的使用，从而降低 温室气体的排放。
案例分析
水轮机在发电、工业和民用领域有着广泛的应用，以下将介绍几个成功案例。
水轮机应用案例
八闽大地水利用电站是福建省最大的水利机械系统项目，水轮机的运行保障了亿万家庭的用 电需求。
水轮机维护案例
水轮机介绍
水轮机相关知识培训
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2.3. 泥沙磨损破坏的因素： ①.磨损物质的成分、颗粒大小、硬质、形状等。 ②.受磨材料的特性：指水轮机过流部件金属材料的内部组织及成分、粗糙 度、表面尺寸、硬度等。 ③.水流的一些特性：水流含泥沙的浓度、水流速度大小及方向等。 ④.运行方式的影响。当在非设计工况下运行时，会引起气蚀和磨损对机件 的联合作用，其表现为： a.气蚀和磨损联合作用时间在材料的汽蚀潜伏期内，这时材料破坏仅与水 流速度、泥沙含量及沙粒特性有关，即主要为磨损。
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下环：下环将转轮的叶片练成整体，以增加转轮的强度和刚度，并与上冠一起形 成过流通道。 泄水锥：泄水锥作用是引导经叶片流道出来的水流迅速而又顺利地向下渲泄，防 止水流相互撞击，以减少水力损失，提高水轮机的效率。 止漏环：作用是减少转轮上下转动间隙的漏水量。 减压装置：作用是减少作用在转轮上冠上的轴向水推力，以减轻推力轴承的负荷。
气蚀对过流表面产生的破坏作用
主要有以下三种： ①.机械破坏作用：大量气泡连续不断地产生与溃灭，水流质点反复冲 击，使过流通道的金属表面晶粒脱落，遭到严重破坏，称为机械破坏，又称 疲劳剥蚀。 ②.化学破坏作用：气泡被压缩，体积缩小，气泡破坏时水流质点相互 撞击，引起局部温度升高（可达到300℃），气泡的氧原子与金属发生化学 反应，造成腐蚀；同时由于局部温度升高，引起金属材料氧化。 ③.电化破坏作用：在发生气蚀过程，气泡溃灭时引起局部温度升高， 冷热端之间形成热电偶，冷热端间存在着电位差，在材料中有电流产生，引 起热电效应，对金属表面产生电解作用，形成电化学腐蚀。金属表面因电解 作用而发暗边毛糙，加速了机械作用的破坏。
子的转速n （r/min） 则感应电势每秒交变 频率为 f=pn/60 （Hz），又得： pn/60 次，即电势的 （r/min）
水轮机复习知识要点总结
水轮机复习知识要点总结水轮机是一种利用水流能量转换为机械能的装置，广泛应用于水电站等领域。
了解水轮机的工作原理和相关知识对于工程师和对水电能源感兴趣的人士来说非常重要。
本文将对水轮机的复习知识要点进行总结。
一、水轮机的分类1. 水轮机按照能量转换方式可以分为两类：压力式水轮机和速度式水轮机。
2. 按照转机轴位置的不同，水轮机分为垂直轴水轮机和水平轴水轮机。
3. 常见的水轮机类型包括：反击式水轮机、混流式水轮机、离心式水轮机和斜流式水轮机。
二、水轮机的工作原理1. 水轮机通过叶轮受到水流作用，并将水流的动能转化为叶轮的运动能力。
2. 水从导水管进入水轮机的水室，经过叶轮的叶片后，推动叶轮转动。
3. 受到水力作用的叶轮将转动能量传递给轴，从而带动发电机等设备产生电能。
三、水轮机的关键构件1. 叶轮：叶轮是水轮机的核心部件，由叶片和轮盘组成，主要负责接受水流的能量并将其转化为机械能。
2. 轴：轴是连接叶轮和发电机或其他负载的组件，承载叶轮的动力，并将机械能传递给发电机。
3. 导水管：导水管将水引导到水轮机的水室，确保水流能够顺畅地进入叶轮。
4. 减速器和发电机：减速器用于调整叶轮的转速以适应发电机的要求，而发电机将机械能转化为电能。
四、水轮机的性能参数1. 转速：水轮机的转速是指叶轮每分钟旋转的圈数，常用单位为转/分钟。
2. 出力：水轮机的出力是指水轮机每单位时间内所输出的功率，常用单位为千瓦（kW）或兆瓦（MW）。
3. 效率：水轮机的效率是指水轮机将水流能量转化为机械能的比例，通常以百分比表示。
4. 流量：水轮机的流量是指单位时间内通过水轮机的水流量，常用单位为立方米/秒（m³/s）。
五、水轮机的运行与维护1. 水轮机运行时需要注意水流的稳定性和平滑性，以保证水轮机的正常工作。
2. 定期对水轮机的各个部件进行检查和维护，包括叶轮的清洁和润滑系统的检查。
3. 遇到异常情况时，需要及时采取措施，避免水轮机发生故障或进一步损坏。
水轮发电机常识
水轮发电机一、水轮发电机的主要作用将水轮机旋转的机械能最终转换成电能，其结构与性能的好坏对电站的安全、稳定、高效运行起着致关重要的作用。
二、水轮发电机的基本工作原理在结构上水轮发电机是一种凸极式三相同步发电机，其磁极一个个地挂在磁轭外圆上并突出在外。
由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，相应的发电机的极数就比较多，所以做成凸极式在结构工艺上就比较简单。
发电机定子铁芯部分开有槽，槽内安放三个绕组，代表三相定子绕组；定子内部为转子，主要由磁极、励磁绕组和转轴等组成。
将直流电流引进励磁绕组后将会建立磁场（改磁场对转子来说是恒定的），当水轮机拖动发电机转子旋转时，旋转的转子磁场切割定子铁芯内的导线，在定子绕组中就会产生三相感应电势，当电枢绕组与外界三相对称负载借同时，定子绕组内将产生交流电流。
三、水轮发电机组的型式1、按布置方式分：可分为卧式和立式两种。
（1）卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。
（2）一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
2、按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞式两种。
（1）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。
（2）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。
3、按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种。
四、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。
1、定子的结构：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。
立轴水轮发电机定子结构如下图：线圈铁心机座（1）机座定子机座一般呈圆形，小容量水轮发电机多数采用铸铁整圆机座，也有采用钢板焊接的箱形结构；容量较大的水轮发电机的机座由钢板制成的壁、环、立筋及合缝板等零件焊接组装而成。
水轮机知识
水轮机知识1．什么是水力机械？分为几类？在液体的水和固体机械之间进行机械能转换的机器称为水力机械。
水力机械可分为水力原动机、水力工作机、可逆式水力机械、液力传动装置和水力推进器等五类。
前两类是基本的，而后三类是派生的。
2．水轮机有哪些工作参数？水轮机的基本工作参数有水头、流量、转速、出力和效率。
水轮机水头是指水轮机进口断面与其出口断面的单位重量水流能量的差值，用H表示，单位为m。
水轮机流量是指单位时间内通过水轮机过水断面的水流体积。
水轮机转速是指水轮机主轴每分钟旋转的次数。
水轮机出力是指水轮机轴端输出的功率。
水轮机效率是指水轮机出力与水流出力之比。
3. 水轮机有哪几种类型？水轮机可分为反击式和冲击式两大类。
反击式水轮机包括混流式水轮机(HL)、轴流定桨式水轮机(ZD)、轴流转桨式水轮机(ZZ)、斜流式水轮机(XL)、贯流定奖式本轮机(GD)和贯流转桨式水轮机(GZ)六种型式。
冲击式水轮机包括水斗式(切击式)水轮机(CJ)、斜击式水轮机(XJ)和双击式水轮机(SJ)三种形式。
4．什么是反击式水轮机和冲击式水轮机？将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。
将水流的动能转换成固体机械能的水轮机称为冲击式水轮机。
5．混流式水轮机的特点及适用范围？混流式水轮机又称法兰斯式水轮机，水流由径向进入转轮，大体沿轴向流出。
混流式水轮机应用水头范围较大，结构简单，运行可靠，效率高。
是现代应用最广泛的水轮机之一。
水头适用范围50～700m。
6．轮流式水轮机的特点及适用范围？轴流式水轮机，转轮区域内水流沿轴向流动，水流在导叶与转轮间由径向转为轴向。
定桨式结构简单,但它在偏离设计工况时效率会急剧下降,适用于功率不大及水头变化幅度较小的电站,一般水头范围3～50m。
转桨式结构较复杂，它通过桨叶的转动与导叶的转动相互配合，实现导叶与桨叶的双重调节，扩大了高效区的出力范围，有较好的运行稳定性。
目前，应用水头范围从几米直到50～70m。
水轮机复习知识要点总结
水轮机复习知识要点总结 第一章1、 水轮机是一种将河流种蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机或者发电机的转子将旋转的机械能转换成电能。
2、水轮机的工作水头：指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为m 。
一般用几个特征水头表示水轮机工作水头的范围，特征水头包括最大水头max H ，最小水头min H ，加权平均水头a H 和设计水头r H 。
3、特征水头：（1）最大水头max H ，是允许水轮机运行的最大净水头。
它对水轮机结构的强度设计有决定性影响。
（2）最小水头min H ，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。
（3）加权平均水头a H ：是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。
（4）设计水头r H ：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。
4、反击式水轮机包括：混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似的以轴向流出转轮，应用水头范围较广，约为50~700m ，水头 较高。
（水流流经转轮：径向流入，轴向流出。
转轮标称直径1D ：取下环与叶片进口边的交点对应的直径为转轮标称 直径。
）轴流式水轮机：水流在导叶和转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区水流保持轴向流动，其应用水头约为3~80m ，适用水头较低，根据其转轮叶片在运行中能否转动，可以分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。
（水流流经转轮：轴向流入，轴向流出。
转轮标称直径1D ：取转轮叶片轴线与转轮室交点处的直径为转轮标称直径。
） 斜流式水轮机：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 。
（水流流经转轮：斜向流入，斜向流出。
转轮标称直径1D ：取转轮叶片轴线与转轮室交点处轴截圆断面的直径为转轮标称直径。
） 贯流式水轮机：根据其发电装置形式不同，分为全贯流式和半贯流式两类，广泛用于平原河流上的电站和潮汐电站。
水轮机基础知识
水轮机基础知识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。
水轮机技术讲课内容
水轮机技术讲课内容陈发军一、水轮机的结构与工作原理1、水轮机的基本参数工作水头：H是指水轮机进、出口断面处单位重量水体的能量差（也称比能差），单位是米（m）。
(我厂的设计水头为120m，最低水头为94.2m，最高水头为134.2m，平均水头为126.1m)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m3/s。
(我厂的设计流量为203m3/s)出力：N=9.81QHη是指单位时间内，水轮机主轴所输出的功，单位是千瓦（Kw）。
(我厂水轮机的额定功率为21.43万千瓦)效率：η=102N/rQH 它等于水轮机出力N与输入水轮机的水流出力9.81QH之比。
(我厂水轮机最高效率91.5%)转速：n=60f/p是指水轮机运行时，在单位时间内的旋转次数，单位是转/分（r/min）直径D：混流式水轮机标称直径指叶片进口边最大直径。
2、水轮机的基本类型和适应水头水轮机是将水能转换为水轮机主轴旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量的不同方式，水轮机又分为反击型和冲击型两大类：反击型水轮机包括混流式、轴流式、斜流式、贯流式和可逆式；冲击型水轮机有水斗式等。
混流式和贯流式水轮机又各分为转浆式和定浆式；可逆式水轮机又分为混流式可逆式、斜流可逆式和贯流可逆式。
反击型水轮机是利用叶片与水流的反作用原理而工作的。
主要以利用水流的压能为主，利用水流的动能为辅，进行水力势能的转换。
冲击型水轮机是利用水流的动能既将射流的冲击动能通过斗叶转换为转轮的机械能。
混流式水轮机一般适用水头范围为几十米到几百米。
轴流式水轮机一般适用水头范围为几米到几十米，超过50米的都很少，它属于低水头水轮机。
斜流式水轮机一般适用水头范围为40~200米，位于中、低水头之间。
贯流式水轮机一般适用水头范围为2~30米，也属于低水头水轮机。
水斗式水轮机一般适用水头范围为几百米到一、二千米。
属于高水头水轮机。
3、水轮机的型号我国水轮机产品的型号由三部分组成，各部分之间以一短横线相连系，除数字部分外，符号均用有关的汉语拼音（大写）字母来表示。
水轮机常识讲解
水轮机常识一、水轮机水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。
二、水轮机的主要类型1、反击式水轮机定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，水流充满转轮室。
2、反击式水轮机原理水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产生反作用力，作用与每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。
（1）混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近700米，单机容量：几万kW-几十万kW 特点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。
三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。
是世界上单机容量最大的机组。
混流式水轮机（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)。
适用于大型水电站。
轴流转浆式水轮机转轮（3）斜流式：水流经过转轮时是斜向的。
转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。
（4）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。
H<20m，小型河床电站。
1）贯流式机组分类全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其密封困难，现在较少使用。
半贯流式：a、灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。
b、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。
C、竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内。
轴伸式贯流机组竖井贯流式水轮机3、冲击式水轮机定义：利用水流的动能来做功的水轮机特征：由喷管和转轮组成。
水轮机复习知识要点总结
水轮机复习知识要点总结第一章1、 水轮机是一种将河流种蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机或者发电机的转子将旋转的机械能转换成电能。
2、 反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片通道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，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。
3、 反击式水轮机包括：混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似的以轴向流出转轮，应用水头范围较广，约为20~700m ，水头较高。
轴流式水轮机：水流在导叶和转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区水流保持轴向流动，其应用水头约为3~80m ，适用水头较低，根据其转轮叶片在运行中能否转动，可以分为轴流定浆式和轴流转浆式两种。
斜流式水轮机：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 。
贯流式水轮机：根据其发电装置形式不同，分为全贯流式和半贯流式两类。
4、冲击式水轮机的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，该射流冲击水轮机的部分轮叶，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，驱动轮叶旋转。
5、冲击式水轮机按射流冲击转轮方式的不同分为：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机三种。
6、水头H ：水轮机的水头（亦称工作水头），是指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为m 。
7、各种水头：（1）最大水头：H max ，是允许水轮机运行的最大净水头。
它对水轮机结构的强度设计有决性影响。
（2）最小水头H mim ，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。
（3）加权平均水头H a ：是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。
（4）设计水头H r ：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。
水轮机复习知识要点总结
水轮机复习知识要点总结第一章1、 水轮机是一种将河流种蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机或者发电机的转子将旋转的机械能转换成电能。
2、 反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片通道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，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。
3、 反击式水轮机包括：混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似的以轴向流出转轮，应用水头范围较广，约为20~700m ，水头较高。
轴流式水轮机：水流在导叶和转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区水流保持轴向流动，其应用水头约为3~80m ，适用水头较低，根据其转轮叶片在运行中能否转动，可以分为轴流定浆式和轴流转浆式两种。
斜流式水轮机：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 。
贯流式水轮机：根据其发电装置形式不同，分为全贯流式和半贯流式两类。
4、冲击式水轮机的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，该射流冲击水轮机的部分轮叶，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，驱动轮叶旋转。
5、冲击式水轮机按射流冲击转轮方式的不同分为：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机三种。
6、水头H ：水轮机的水头（亦称工作水头），是指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为m 。
7、各种水头：（1）最大水头：H max ，是允许水轮机运行的最大净水头。
它对水轮机结构的强度设计有决性影响。
（2）最小水头H mim ，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。
（3）加权平均水头H a ：是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。
（4）设计水头H r ：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。
水轮机的相关基础知识
水轮机基础知识一、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：η2、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N3、混流式水轮机型号：HL100—LJ—210HL：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—1130ZZ：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5、冲击式水轮机CJ47—W—170/2X15.0CJ：冲击式W：卧轴170：转轮直径170cm2：2个喷嘴15.0：射流直径三、水轮机主要部件（一）、组成引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件1、引水部件组成：引水室（蜗壳）、座环作用：以较小的水力损失把水流均匀地、对称地引入导水部件，并在进入导叶前形成一定的环量。
2、导水部件组成：导叶及其操作机构、顶盖、底环作用：调节进入转轮的流量和形成转轮所需的环量3、工作部件组成：转轮作用：直接将水流能量转化为旋转的机械能4、泄水部件组成：泄水锥、尾水管作用：引导水流进入下游，尾水管同时还在转轮后形成真空，利用转轮出口到下游尾水之间的位能，恢复转轮出口处的部分动能损失，以提高效率。
第三课 水轮机构造
③出力（kW）：水轮机主轴输出的功率。
额定出力
④效率（%）：
容积效率
水力效率
机械效率
⑤转速（r/min）：水轮机转轮在单位时间内旋转的周数。
同步转速
⑥工作力矩M（N·m），其中，ω为水轮机旋转角速度(rad/s)
我站的水轮机型号为HL123-LJ-225表示混流式水轮机，转轮型号为123，立轴、金属蜗壳，转轮直径为225。
主轴与转轮的连接：用法兰连接，为防止机组运行中螺栓头部掉落，保证运行人员安全，在联轴法兰处通常装有保护罩。
3、导水机构：分圆柱式、圆锥式和径向式三类导水机构，其组成主要由操作机构（接力器及其锁锭装置、推拉杆等）、传动机构（控制环、连杆、连接板和键等）、构造机构（导叶）和支撑机构（顶盖、底环及轴承等）四部分组成。
C）推拉杆
2)传动机构：用来转动导叶，达到调节流量的目的。
分类：叉头式、耳柄式
工作原理：当控制环转动时，通过叉头连杆、连接臂而带动导叶臂动作，最后使导叶传动，从而达到调节流量的目的。
控制环：将接力器推拉杆的操作力传给导叶，使之转动。
剪断销：正常情况下，剪断销有足够强度带动导叶传动，当导叶被卡住时，所需操作力增加，由于剪断销结构上有一最弱断面，当应力提高到1.5倍时，它首先剪断，保护其它传动部件不受损害。此剪断销剪断后，并不影响其它的导叶关闭，所以机组仍然可以安全运行。连接臂和导叶臂通过剪断销连接在一起。
反击式水轮机与冲击式水轮机的最大区别是，反击式水轮机全部被水淹没，而冲击式水轮机只有部分或全部没被水淹没。
我厂属于反击式水轮机。
§2.1水轮机的类型和构造
一、水轮机的工作参数
①工作水头（m）：水流在水轮机进口、出口的比能差，也称静水头。