轴流转桨式水轮机

出水设备
弯肘形尾水管：
• 特点：它是由进 口直锥段、肘管 和出口扩散段三 部分组成，可以 减少厂房基础开 挖深度，适用于 大中型水轮机。
第三节 特性曲线
模型综合特性曲线：
• 从图可以看出， 转桨式水轮机 有比较宽广的 的高效率区， 因此它适宜于 在水头和流量 变化范围较大 的情况下工作
第三节 特性曲线
原型机工作特性曲线：
工作特性曲线
90.0
32 86.0 24.72 82.0 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00 24.00 28.5
35.87
35.87 32 28.5 24.72
η (%)
28.00
32.00
N(MW)
第三节 特性曲线
原型机运转特性曲线：
2.00
Hmin
Hs(m)
转动机构.swf
出水设备
尾水管：
• 尾水管是反击式水轮机过流通道的最后部 分，其型式和尺寸对转轮出口动能的恢复 有很大的影响，而且在很大程度上还影响 着厂房基础开挖和下部块体混凝土的尺寸。 增大尾水管的尺寸可以提高水轮机的效率， 但却使水电站的工程量和投资增大，因此 合理的选择尾水管的型式和尺寸在电站设 计中是有很大意义的。
轴流转桨式
水轮机
第一节 概述
• 轴流式轮机的特点：水轮 机的水流在进入转轮之前， 流向已经变得与水轮机主 轴中心经平行，因此水流 在经过转轮时沿轴向进入 而又依轴向流出。
概述
• 轴流转桨式水轮机在运行时转轮的叶片是 可以转动的，并和导叶的转动保持一定的 协联关系，以适应水头和流量的变化，使 水轮机在不同的工况下都能保持有较高的 效率。 • 应用：轴流转桨式水轮机多应用在大中型 水电站上，其应用水头范围为3～80m。 • 实例：我国长江葛洲坝水电站上17万KW和 12.5万KW的水轮发电机组应用的就是轴流 转桨式水轮机。
91% 90% 89% 88% 87% Hs=-2 Hs=-1 出力限制 Hmin=24.7
H(m)
进水设备
混凝土蜗壳：
• 混凝土蜗壳梯形断面的形式可能有四种（如下图）。
进水设备
混凝土蜗壳：
• 考虑到蜗壳顶部布置接力器的方便多采 用m=n和m>n的（a)、(b)两种形式。 • 当水电站的死水位较高，地基为岩基时， 为了减少进口段的开挖，多采用m<n (c) 的形式。 • n=0的平顶蜗壳可以减小厂房下部混凝土 量，但须注意由于断面的过分下伸会形 成水流的死角的情况。
• 座环位于导叶的外围，它是 由上、下碟形环和中间若干 立柱组成的整体铸钢件。 • 座环顶部承受着发电机混凝 土机墩及其传来的荷载，外 缘与蜗壳焊接，内缘与顶盖 和底环相固定。 • 座环有整个水轮机中起着骨 架作用，并把所承受的荷载 传递到下部基础上去。
座环
转轮
• 转轮主要是由 叶片和轮毂组 成 • 上部与主轴的 下法兰以螺栓 联接 • 下部与泄水锥 相联接
出水设备
直锥形尾水管：
• 特点：直锥形尾水管 一般用钢板制成，其 结构简单性能良好， 在各部尺寸选得合宜 时，其动能恢复系数 可达0.8～0.85.它仅 适用于小型水轮机。
出水设备
弯锥形尾水管：
• 特点：它是由一个等 直径的90°弯管和一 直锥管组成。水力损 失较大，尾水管的动 能恢复系数一般为 0.4～0.6。适用于小 型卧轴混流式水轮机。
(2.00)
4
Hr 8 H Hmax
12
16
20
24
28
32
(6.00)
(10.00) N(MW)
第三节 特性曲线
原型机运转特性曲线：
36.0
87% 88% 89% 90% 91% Hs=-2
出力限制
32.0
Hs=-1
28.0
Hmin=24.7 24.0 4.0 8.0 12.0 16.0 N(MW) 20.0 24.0 28.0
接力器
导水机构
接力器的工作原理：
• 导叶的转动是通过其转动机构来实现的，每个 导叶轴的上端穿过水轮机的顶盖并用分半键与 转臂连成整体，转臂通过连接板，剪断销钉和 连杆与控制环相铰接。当接力器的油压活塞移 动时，推拉杆带动控制环转动，使导叶的开度 发生变化。
• 接力器工作原理.swf
Hale Waihona Puke Baidu 导水机构
座环：
进水设备
金属蜗壳：
• 当水轮机的最大工作水头在40以上时， 蜗壳通常是由钢板焊接或由钢铸造而成 （如下图），统称为金属蜗壳。 • 为了改善蜗壳的受力状态，金属蜗壳的 断面形状均采用圆形断面。 • 适用于高水头的混流式水轮机
进水设备
金属蜗壳形式：
导水机构
• 作用：导水机构的主要作 用是根据机组负荷变化来 调节水轮机的流量，以达 到改变水轮机输出功率的 目的，并引导水流按必须 的方向进入转轮，形成一 定的速度矩。 • 组成：通常导水机构是由 导叶及其转动机构（包括 转臂、连杆和控制环等） 所组成。
第二节 主要构造
进水设备 导水机构 转轮 出水设备
进水设备
混凝土蜗壳：
• 一般当水轮机的最大工 作水头在40以下时， 为了节约钢材，多采用 钢筋混凝土浇制的蜗壳， 简称为混凝土蜗壳。
进水设备
混凝土蜗壳：
• 它的断面形状多采用梯形断面。 • 由于断面可以沿轴向上或向下延伸，在断面 积相等的情况下它比起圆形断面则有较小的 径向尺寸，这对减小厂房尺寸和基建投资较 为有利。 • 特别适用于低水头大流量的轴流式水轮机。
叶片 泄水锥
轮毂
转轮
叶片：
• 叶片的表面为曲面，圆 柱断面为翼形，根部较 厚边缘较薄 • 叶片的数目主要依水头 大小来确定，一般为 4～8片。 • 叶片的转角一般在15°～+20°之间。
叶片
转轮
转动机构：
• 叶片的转动机构装在轮毂 内，其动作是同调速器自 动控制的。 • 机理：当压力油进入活塞7 的上方，就推动活塞上移， 活塞杆6随之上移，同时带 动操作架5上移，与操作架 相连的连杆4上移，这样就 拉着转臂3的右端围绕枢轴 2转动。