轴轮转浆式水轮机介绍最详细最全
各类型水轮机的型式和适用情况表
各类型水轮机的型式和适用情况表类型名称适用情况
反击式水轮机混流式应用普遍，性能稳定，效率较高（最高达94%），适用水头范围从十几米到六、七百米，单机容量从几个千瓦到几十个
千瓦，可适用于大、中、小型水电站
轴流式
轴流转浆式：适用于低水头（几米到几十米）、大流量，大、
中型水电站，单机容量最大可达二十多万千瓦，性能稳定，
高效率区宽广。
轴流定浆式：适用于低水头、大流量、中小型水电站，单机
容量从几个千瓦到数百千瓦，运行稳定性较差，低负荷运行
时效率低。
斜流式斜流式水轮机是一种新型机型，适用水头较广，最高达二百米，性能稳定，高效率区宽广，亦可适用于抽水蓄能电站。
贯流式过水能力大，水力损失较小，效率较高，结构紧凑，适用水头可达二十多米，单机容量从几个千瓦到几万千瓦，适用于
低水头电站和潮汐电站。
冲击
式水轮机水斗式
适用于高水头（最高达1760米）电站，单机容量从十多千
瓦到二十多万千瓦，性能稳定，效率较反击式水轮机低些，
但结构简单。
斜击式水头适用范围从二十多米到三百米，转轮结构较水斗式简单，制造容易，过水能力较水斗式大些。
轴流转桨式水轮发电机组的盘车方法
轴流转桨式水轮发电机组的盘车方法任鹏【摘要】T urning axis adjustment of hydroelectric generating set is a key process of installation or fitting back during overhaul .The turning process of Kaplan turbine is more complex than that of Francis turbine because it has a set of operation pipeline more than the Francis turbine .Combining with the turning work of unit 2 hydroelectric generating set during class A overhaul in Nierji water power plant ,characteristics and focus of Kaplan turbine turning work are analyzed and discussed .%水电机组盘车轴线调整是安装或大修回装中的一项关键工艺，轴流转桨式机组轴系较混流式多一套操作油管，使其盘车工艺愈加复杂。
结合尼尔基发电厂2号水轮发电机组A 级大修中的盘车工作，分析论述了轴流转桨式机组盘车工作的特点和重点。
【期刊名称】《长春工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P50-53)【关键词】轴流转桨;弹性油箱;弹性盘车;操作曲管;刚性盘车【作者】任鹏【作者单位】嫩江尼尔基水利水电有限责任公司发电厂，黑龙江齐齐哈尔161005【正文语种】中文【中图分类】TK7330 引言水电机组轴线调整结果好坏，对发电机磁拉力、各部轴承导瓦受力等均具有重要影响，直接影响机组运行稳定性。
工作任务4轴流式水轮机转轮的认知
– Ⅱ为带操作架的结构
转轮接力器结构• 4Fra bibliotek叶片密封装置– （1）叶片密封装置的作用
– 在叶片与转轮体的接触处安装密封的目的是防止水 流进入转轮体内部和防止转轮体内部的油向外渗漏。 这是因为：
– A、转桨式水轮机在运行中需要转动叶片以适应不同 的工况，当叶片操作机构工作时，一些转动部件与 其支持面间需要进行润滑，因此在转轮体内是充满 了一定压力的压力油（重力+离心力）。B、转轮体 外是高压水流。
• 5、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。
• 2、叶片
– 根据工作水头的大小，轴流式水轮机叶片数 目为3～8片。
– 轴流式转轮叶片由叶片本体和枢轴两部分组 成。
– 对于尺寸小的水轮机，一般采用整体轴；但 当水轮机尺寸大时，分开成叶片本体和枢轴 两部分就比较有利。
– 但是分开式的结构对转轮体的强度有所削弱， 对于高水头的转轮可能就无法满足强度要求 了。
知识介绍
• 1、轴流式（转浆）水轮机的转轮组成 • 2、轴流式水轮机的操作油管和受油器
• 轴流式水轮机也是反击式水轮机的一种，由于水 流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流 式水轮机。
• 轴流式水轮机的转轮按照桨叶能否转动分为定桨 式和转桨式两种。
– 定桨式转轮结构简单，容易制造，适用于工况变化比 较小的带基本负荷的电站。
– 这种机构多数采用在叶片数为4～5的大型机组上。
1—螺帽； 2—套筒； 3—销； 4—连杆； 5—轴套； 6—限位板； 7—转臂
• （2）转轮接力器
– 转轮接力器的布置方式很多，通常把接力器布置在 转轮体的叶片中心线上部，也有把接力器布置在叶 片下部泄水锥的空腔内。
水轮机概述
第一节水轮机概述一、水轮机工作参数1、水轮机工作水头（1）水轮机槪念：水流付出的能量转换成旋转机械能的机器。
（2）水轮机工作水头：水轮机进口断面与出口断面水流单位能量之差。
公式H=Hst-Δh发电机水轮机ⅠⅠγZIⅡ∏ⅡⅡα1v122g1即：水轮机工作水头等于水电站净水头。
Hst---水电站毛水头，等于上下游水位差Δh----水头损失，引水管的沿程水力与局部水力损失（3）设计水头：水轮机发额定出力是的最小水头。
2、水轮机的功率和效率（1）水轮机的功率：单位时间内，水流对水轮机所做的功。
用N表示。
公式：N=9.81QHη其中：Q为水轮机流量η为水轮机效率，现在的水轮机效率可达90%以上，而模型效率可达95%。
（2）水轮机效率：水轮机把水轮机出力与水流出力之比，主要有三方面的效率损失：①容积效率：即一部分水量没有流经转轮做功，损失了。
如：主轴漏水，下迷宫环漏水等。
用ηq表示。
2②水流效率：转轮在旋转过程中，克服水的阻力所损失的功率，用ηd表示。
③机械效率：克服主轴与轴承之间的摩擦阻力所消耗的功率，用ηm表示。
则：水轮机的效率为η=ηq×ηd×ηm3、流量单位时间内流过转轮的水量，以Q表示，单位m³／s。
两种说法：①水轮机发额定出力时的最大流量②在设计´水头下，水轮机发额定出力时的流量。
4、水轮机的转速（1）定义：单位时间内水轮机旋转次数，以n表示。
n10´Hav公式n=──────D13其中：n10´为最优单元转速Hav 为加权平均水头，在某些情况下可取设计水头。
（2）水轮机额定转速按（1）式计算结果，取相近发电机同步转速为水´轮机额定转速，可大于计算结果。
同步转速按n=f×60／P计算。
其中f=50HZ，P为磁极对数。
（3）飞逸转速：水轮机发额定出力时，突然跳闸，而调速器又失灵，不能关／闭导水机构，以致转速快速上升，并达到某一最高值后稳定，这个空转的最高转速就是水轮机的飞逸转速。
轴流定桨式水轮机安装、使用、维护说明书
ZDXX-LM-160水轮机安装、使用、维护说明书目录一、概述 (2)二、基本数据 (2)三、结构说明………………………………………… 2～3四、安装说明………………………………………....3～5五、使用维护说明…………………………………….5～7六、运输说明 (7)七、标记说明 (7)八、常见故障及处理办法……………………………8～9１一、概述水轮机是将水能转换为机械能的水力原动机，它适用于中、小型电站，供发电之用，其出力的大小取决于工作的水头和流量。
型号说明：ZDXXX－LM－160型水轮机ZD－表示轴流定浆式xxxx－表示转轮型号L－表示主轴布置为立式M－表示明槽式160－表示转轮标称直径为160cm二、技术数据1、使用范围：型号 ZDxxx－LM－160适用水头HP（米） 2.5～6流量Q（米3/秒）4～20转速n（转/分） 150～500出力N（千瓦）100～1000旋转方向由上向下看为顺时针调速方式自动或手动传动方式法兰直联三、结构说明本水轮机为轴流定浆式，水自引水渠道、前池、拦污栅和启闭闸门进入水轮机室，经活动导叶引向转轮，在水力作用下，使转轮旋转，然后由主轴通过法兰与发电机直联传动，把机械能转变为电能，由转轮流出的水，经尾水管流入尾水渠道。
当负荷变化时，通过水轮机的导水机构来调节过流量，以保证机２组稳定在额定转速下运行。
导水机构的开闭，通过调速器完成。
1、转动部分转轮是水轮机的核心零件，通过它将水能转换为机械能，其结构采用铸钢组焊（或组装、整铸），叶片型线采用我国研制的性能先进的转轮模型换算而成，转轮体下部的泄水锥用螺钉紧固，为使过流表面光滑平整，泄水锥与转轮体联接后，凹陷处灌注环氧树脂或铅，并修磨平整光滑。
主轴采用法兰刚性联接，其上轴端是法兰与电机法兰端面配合，通过螺栓传递扭距；下轴端是法兰与转轮体端面联接，通过端面横销及紧固螺栓传递扭矩，主轴与橡胶瓦水导轴承配合。
1、导水机构导水机构的作用是将来自引水室的水流，以一定的速度和方向引入转轮，形成转动前所需的均匀能量，控制环在转轮室上端面可以转动，借助于连板销、连板、导叶销，调节导叶的开度，改变过流量，调节负荷的大小，同时当需要停机时，可关闭导水结构，封住水流。
轴轮转浆式水轮机介绍(最详细)
位置
额定容量 (MW)
加拿大 越南 塔吉克斯坦 俄罗斯 苏丹 尼日利亚
3x86.5 2×55.4 2×115 1×52.5 4X80 3x120
转轮 直径 (m)
6.3
6.0 8.5 6.6 5.6 6.8
叶片数 投运 运营情况 时间
5
1984 良好
4
2023 良好
4
2023 良好
6
2023 良好
6
转轮 直径 (m) 10.2
8.0
10.4 6.4 8.0 9.0 10.1
叶片数
5 6 5 5 5 5 4
投运 运营情况 时间
1982 1996 2023 2023 2023 2023 2023
良好 良好
良好 良好 良好 良好 安装中
国际大型轴流水电站
项目
尼伯温 西山 山图迪斯II 切姆良 上阿特巴拉 凯恩吉
水力开发
先进旳设计手段
水力设计
CFD— 水力设计计算
模型试验 — 指导与修正
Ansys
先进旳设计手段
刚强度分析
I-deas
Hale Waihona Puke 轴系动态特征分析 三叶动态涡频分析
先进旳设计手段
推力轴承支架 直缸接力器 混凝土蜗壳 弯肘形尾水管
总体布置
机坑里衬 顶盖 轴承 密封 主轴
推力轴承支架 支持盖 导叶 座环 蜗壳 转轮 转轮室 尾水管
转轮室
分为上、中、下三段 流道表面采用马氏体不锈钢 流道表面全部精加工
里衬
尾水管锥管段
流道里衬范围
蜗壳导流段
尾水管中墩导流段
并能够根据顾客要求增长
感谢！
总体布置
水轮机介绍及专业知识
行业网络招聘专家一览英才网网络招聘成员水轮机介绍及专业知识水轮机将水流的能量转换为旋转机械能的水力原动机。
主要应用于水电站驱动水轮发电机产生电能，为水电站的关键动力设备。
发展简史 水轮机系由古代的水轮或水车演变而来。
1827年法国工程师B.富尔内隆制成 6马力的反击式水轮机。
1849年经美国工程师J.B.弗朗西斯设计改进形成了现代混流式水轮机，故称为弗朗西斯水轮机。
1850年出现冲击式水轮机。
到1880年美国工程师L.A.佩尔顿取得水斗型冲击式水轮机的专利，世人称之为佩尔顿水轮机。
随着水电开发的进展，水轮机的类型、性能和结构日趋完善。
1912年奥地利工程师V.卡普兰设计出第一台转桨轴流式水轮机，故称为卡普兰水轮机。
到20世纪40～50年代又相继出现贯流式和斜流式水轮机，同时水轮机又发展为水泵水轮机，应用于抽水蓄能电站。
水轮机的类型已能适应水电开发的不同任务和不同水头的要求。
中华人民共和国成立以后，很快建成中国的水轮机制造工业，拥有20多个水轮机制造厂，已生产出2000万kW 以上的水轮机装备全国的水电站，并向国外出口。
分类 水轮机分为反击式和冲击式两大类。
反击式水轮机按转轮区域内水流运动的方向分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。
其组成部件有蜗壳(引水室)、导水机构、转轮、尾水管、轴和轴承等。
冲击式水轮机按射流冲击水斗的方式不同分为水斗式、斜击式和双击式，后两种仅适用于小型水轮机。
其组成部件有喷嘴、转轮、机壳、轴与轴承等。
各类水轮机在使用水头、单机容量和尺寸方面的世界最高水平见表。
（见彩图）行业网络招聘专家一览英才网网络招聘成员混流式水轮机 水流沿径向进入转轮然后沿轴向自转轮流出的水轮机（图1）。
适用水头一般为20～700m ，适用水头范围广，结构简单，运行可靠，应用最为广泛。
中国制造的最大混流式水轮机安装在青海省龙羊峡水电站,水轮机容量32.65万kW 。
中国混流式水轮机的最高使用水头为318m ，安装在四川省渔子溪一级水电站，水轮机额定出力为4.15万kW 。
轴流式水轮机的结构
第二节 轴流式水轮机的结构一、概述轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。
轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。
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（图2-15），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。
特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。
图2-15 轴流式水轮机1— 1— 1— 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转轮室图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。
它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。
与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。
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。
轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。
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。
在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。
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。
由于轴流式水轮机的过流能力大。
单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数 。
轴流式水轮机
知识创造未来
轴流式水轮机
轴流式水轮机是一种利用水流能量转换为机械能的设备。
它采用轴向流动的水流与转子叶片相对作用的原理，将水
流能量转化为转子轴上的转动能量。
轴流式水轮机的主要组成部分包括水轮机壳体、导流装置
和转子。
水流由导流装置引导进入水轮机壳体内，经过转
子的叶片作用后，使转子产生转动。
转子上的叶片形状和
数量可以根据需要进行设计，以适应不同的水流条件和功
率要求。
轴流式水轮机具有高转速、高效率和适应范围广等特点。
它可根据需要调整导向叶片的角度来调节输出功率，适用
于中小型水电站、水利灌溉和排水等领域。
然而，轴流式水轮机也存在一些问题，如容易因水质问题
产生堵塞、效率受水流条件限制等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的水轮机类型。
1。
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。
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)
• 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
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。
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
导水机构
座环：
(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
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。
轴流式水轮机
桨叶反馈信号 去调速器
操作油管
叶片
泄水锥
受油器结构与工作原理
操作油管及连接法兰
操作油管
外形图
上操作油管
连接轮叶接 力器上腔
中操作油管 下操作油管
连接轮叶接 力器下腔
端面图
转轮体内部结构
导轴 活塞环 活塞 轮毂
枢轴
转臂 连杆 连接体 下盖 放油阀 泄水锥
转轮体内部结构
缸体 护盖
轮叶密封 轮叶
操作油管 水轮机大轴
顶盖 水导轴承
支持盖 转轮体
主轴密封
轮叶接力器 叶片操 作机构
泄水锥
2）轴流式水轮机的导轴承——分 块瓦式 稀油润滑水导轴承
水导轴承箱
轴瓦 轴领
抗重螺钉
给水 排水
○○○○接力器 轮叶
操作架
4）桨叶操作系统
回油 压力油
漏油 水轮机大轴 桨叶接力器
谱或模型 特性曲线）例：ZZ440,K=0.71
Tz=KD12Hmax(104)N
２或经验公式计算（经验系数）
Tz
k
π 4
D12Hmax(104
N)
叶片数 ４
５
６
７
８
Ｋ
0.85
教材P206
0.87 0.90 0.93 0.95
３由单位轴向水推力曲线换算：教材P207
Tz TZ11D12Hmax (N ) TZ11 : 单位轴向水推力，查实验曲线
等开度线
等叶片转角线
5o......0o......10o
导叶开度增大
水
头
增 大
ao 10......20.......30
Q11
三、水轮机的轴向水推力
水轮机介绍
水轮机、水泵/水轮机基本情况及安装介绍一、水轮机的形式及代号按其水流作用原理和结构特征分为：反击式，冲击式两种水轮机。
1、反击式水轮机型号由三部分组成，表是如下：HL-220-L-J-12001、混流式水轮机标称直径是转轮叶片进口边上的最大直径，即转轮下环与叶片进口边交点处直径。
轴流式和斜流式水轮机标称直径是转轮叶片轴线与转轮室相交处的转轮室内径。
水斗式水轮机标称直径是转轮与射流中正线相切的节圆直径2、抽水蓄能的可逆式水轮机（水泵/水轮机）：混流、斜流、轴流，在原型号前加“N”1、混流式水轮机设备结构特点，运行可靠，适用与H=30-700m。
设备由埋入部分、导水机构和转动部分组成。
埋入部分包括混凝土中的蜗壳、座环、基础环、基坑里衬和尾水管里衬等部件；导水机构包括底环、顶盖、活动导叶、导叶套筒、拐臂、连杆及控制环，导叶操作机构-接力器，通过控制环控制导叶开度，调节流量，以很小能量损失沿圆周均匀进入转轮。
转动部分包括转轮、主轴、轴承装配、密封装配等组成。
为减少容积损失及轴向水推力，在转轮上设有至漏环和减压装置，大型机组的座环、顶盖、转轮采用分瓣工地组合焊接，过流面有抗磨板。
白鹤滩电站单机1000MW,向家坝单机800MW。
2、轴流式水轮机利用水头低，适用于H=30-80m。
与混流比较转轮和导叶高度差异明显，转轮叶片数较少（4-8片），定浆式转轮结构简单，叶片和转轮通过铸造，机械或焊接把合成整体。
转浆式转轮叶片随符合变化与导水机构导叶协调联动，叶片的操作机构置于转轮体内，由转轮接力器驱动控制。
接力器的布置形式多，常见的是装在转轮体叶片上部。
导叶高度较高，操作机机构类似于混流式，过流量大，接力器的行成也均较大。
福建省闽清县水口7*200MW机组。
3、斜流式水轮机尺寸介于混流与轴流之间，适用于H=40-120m，包括埋件部分（蜗壳、座环）、导水机构、主轴及轴承与混流基本形同。
差别在于转轮叶片中心线与水轮机中心线成一定的角度（45-60），呈锥形。
水轮机结构介绍(经典)
推 力 轴 承 外 形
HOMIS
本发电机推力轴承放置在水轮机支持架上，总推力负荷为3300T，采用液压式三波纹弹性油箱支撑结构。其主要作用就是在机组开机过程中，用高压油装置顶起转子，使得发电机转子远离制动环，从而减少静摩擦力，保证机组正常开机；同时在机组运转过程中承受机组转动部分的全部重量，通过推力支架进行负载转移。
水 轮 机 底 环
04
03
01
作用：
水轮机过流部件之一，固定活动导叶。
活动导叶 固定孔
与基础结合部位
水 轮 机 底 环 安 装
将底环固定在水泥基础上，保证其过流面与座环和转轮室上环过流面光滑过渡。
将底环吊入机坑，调整底环位置符合设计要求；
导 水 机 构
控制环
导叶连杆
活动导叶
导叶套筒
顶盖
底环
作用：
泄 水 锥 结 构
外形图
剖面图
作用：
是水轮机导水机构的重要组成部分，主要是为尾水导流； 使转轮体内部形成一个封闭油腔，起密封作用。
泄 水 锥 安 装
装配步骤：
首先将泄水锥固定在地面上，基本保证其轴心与地面垂直；用桥机调起转轮体与泄水锥进行对接；调整位置使得二者的轴心在同一条直线上，然后用固定螺栓将二者把合在一起；连接体外部安装封围板（图中没有表示）。 在二者的配合面上注意按照设计要求安装橡皮密封圈（图中没有表示）。
4
作用：
顶 盖 安 装 将顶盖整体吊入机坑，注意保证顶盖不与基础碰撞； 调整顶盖位置，其保持水平，同时保证导叶套筒安装孔与导叶轴心基本一致。
导 叶 套 筒 装 配
将导叶套筒分别吊入机坑； 调整顶盖位置，保证每个导叶轴心铅直，且保证导叶、套筒和底环导叶安装孔的轴心保持在同一直线上。
水轮机结构介绍范文
水轮机结构介绍范文水轮机是一种利用水能转化为机械能的装置，广泛应用于水力发电、水泵等领域。
它的结构主要包括水轮机框架、转轮、导叶、水桨、轴承等部分。
水轮机框架是整个水轮机的基础支撑结构，主要由底座和横梁构成。
底座一般采用铸铁或焊接钢板制成，具有足够的强度和稳定性。
横梁用来连接底座和转轮，承受转轮产生的水力力矩。
转轮是水轮机的核心部分，负责将水的动能转换为机械能。
转轮通常由一系列叶片组成，叶片的形状和数量会影响水流的流速和压力。
叶片材质一般为铸铁、钢板或水泥等。
叶片形状有直角梯形、希顿梯形、半圆形等，根据水轮机的设计需要进行选择。
导叶是调节水轮机的出口水流方向和流量的装置。
它通常由一些可调节的片状元件组成，可以通过调整导叶的角度来改变水轮机的运行状态。
导叶的材质一般为钢板或铸铁，它具有耐磨、耐蚀和耐高温等特性。
导叶装置通常安装在转轮周围，可以控制水流进入转轮的角度和速度。
水轮机的水桨是指用来控制水流进入转轮的部分。
根据水桨的位置和形状的不同，水轮机可以分为前导叶式、内导叶式和后导叶式三种。
水桨的主要材料为钢板或铝合金，具有较好的强度和耐腐蚀性能。
水桨的数量和位置也会对水轮机的性能和效率产生影响。
轴承是连接转轮和轴的装置，主要用于支撑和定位转轮的旋转。
轴承一般采用滚动轴承或滑动轴承，分为振动轴承和支座轴承两种。
振动轴承一般用于小型水轮机，支座轴承适用于大型水轮机。
水轮机还包括止回阀、调速器、冷却系统等辅助装置。
止回阀用于防止水流逆流，保证水轮机的正常运行。
调速器用于调整水轮机的转速，使其适应不同的工况要求。
冷却系统用于降低水轮机的温度，保证其正常运行。
总的来说，水轮机的结构包括框架、转轮、导叶、水桨和轴承等部分。
这些部件相互协作，将水的动能转换为机械能，实现了水能的有效利用。
水轮机的设计和选择需要考虑到各个部分的特性和要求，以提高水轮机的效率和功率输出。
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2015 安装中
6
2015 安装中
引领世界先进技术
147台机组安全运行 超过60年的专业领域经验
?HE 装机超过8000MW 最大尺寸转轮直径 10.4m(乐滩 电站) 最高出力 235MW (水口电站) 最高水头 78m (石门电站)
乐滩电站
葛洲坝电站（大江、二江） 水口电站
水力开发
模型试验 国家重点试验室
递扭矩方式
水导轴承
带轴领的分块瓦式 冷却器内置或外置 边壁冷却
主轴密封
径向密封 弹簧径向块 盘根
轴向密封 浮环式
检修密封 精过滤器
导叶操作机构
活动导叶
导叶在正常运行 范围内具有自关 闭趋势
直缸接力器 摇摆接力器
导叶操作机构
摩擦轴衬+剪断销联合作用 自润滑轴瓦 导叶轴颈采用U形密封
座环
整体座环，上环板整圈 支墩式座环 固定导叶 足够刚强度 蜗壳衬板 与蜗壳在制造厂制成整体
总体布置
? 下机架结构
转轮
? 轮毂小 ? 桨叶数4、5、6、8个 ? 桨叶外圆设有裙边 ? 高效率 ? 优良的抗汽蚀性能
减小桨叶变形
转轮
高强度桨叶轴套
缸动式桨叶操作机构
双向桨叶密封
桨叶VOD精炼 00Cr13Ni5Mo
主轴
? 锻钢20SiMn整锻 ? 轴转轮侧及发电机主轴侧均为法兰连接 ? 如要求转轮互换，转轮侧可以采用摩擦传
转轮室
分为上、中、下三段 流道表面采用马氏体不锈钢 流道表面全部精加工
里衬
流道里衬范围 尾水管锥管段
蜗壳导流段
尾水管中墩导流段
并可以根据用户要求增加
感谢！
转轮 直径 (m) 10.2
8.0
10.4 6.4 8.0 9.0 10.1
叶片数
5 6 5 5 5 5 4
投运 运行情况 时间
1982 1996 2005 2005 2006 2009 2015
良好 良好
良好 良好 良好 良好 安装中
国际大型轴流水电站
项目
尼伯温 西山 山图迪斯II 切姆良 上阿特巴拉 凯恩吉
轴流转桨式水轮机
轴流转桨式水轮机
HE ? 56个水电站 ? 147台轴流转桨
式水轮机
国内大型轴流水电站
项目
位置
葛洲坝 水口 乐滩 尼尔基 白云源 大化扩机 桐子林
湖北 福建 广西 黑龙江 浙江 广西 四川
额定容量 (MW)
13X129 7×204 4×153.1 5×63.8 1×61.55 1×122.4 4X150
位置
额定容量 (MW)
加拿大 越南 塔吉克斯坦 俄罗斯 苏丹 尼日利亚
3x86.5 2×55.4 2×115 1×52.5 4X80 3x120
转轮 直径 (m)
6.3
6.0 8.5 6.6 5.6 6.8
叶片数 投运 运行情况 时间
5
1984 良好
4
2007 良好
4
2011 良好
6
2011 良好
6
先进的设计手段
水力设计
CFD— 水力设计计算
模型试验 — 指导与修正
先进的设计手段特性分析 三叶动态涡频分析
先进的设计手段
推力轴承支架
总体布置
直缸接力器 混凝土蜗壳
机坑里衬 顶盖 轴承 密封
主轴
弯肘形尾水管
推力轴承支架 支持盖 导叶 座环 蜗壳 转轮 转轮室 尾水管