发电系统

水轮机

一、发电系统

电的种类：太阳能发电、风力发电、地热发电、海洋能发电（潮汐、海流、波浪）磁流体发电、氢能发电、核能发电、火力发电、水力发

电

二、水力发电厂

水力发电就是利用水能发电的一种方式，典型的水电站就是在天然的河流上构筑堤坝，抬高水位，形成水库，坝区上游的水经过进水口、

压力水管进入水轮机涡壳，冲击水轮机转动，并带动同轴发电

机发出电力，做功后的尾水，经尾水管流至下游河道。

三、水力发电厂的分类：

1、堤坝式水电厂：就是在河床上游间拦河坝和厂房，抬高水位，积蓄水量，形

成发电的水头。

1）、坝后式水电厂：就是厂房修建在坝的后面，全部水压由坝体承受，水库的水由压力水管引入厂房，转动水轮机发电。

2）、河床式水电厂：厂房修建在河床上，承受水的压力，是拦水坝的一部分，水头一般是20--30米以下，典型的水电厂----长江葛洲坝2、引水式水电厂：在河道坡度较陡的河段上，引水之开阔地段，依地势建厂，

一般适用于水头高，水流量小的河流

3、抽水蓄能式水电厂：抽水蓄能式水电厂是一个特殊形式的水电厂，它具有高

位和低位两个水池和引水建筑物，配备可逆式水轮发电机组。

当电力系统负荷处于低谷的时候，利用多余的电力，以水泵方

式降低水位水池的水，抽到高水位水池。当负荷处于高峰时，

机组改为水轮发电机方式运行。一般用于电力系统调节用电峰

值

四、水轮发电机组

1、水轮机：按水流作用于转轮时的能量特点，分为反击式、冲击式两类

1）、混流式水轮机：是目前大型水电厂采用最多的水轮机型式之一，特点机组体积小，造价低，适用的水头范围广。

水轮机转动部分是由转轮和主轴。固定部分包括埋入部分、导水机构，埋入部分包括：涡壳、座环，导水机构主要有顶盖、

座环、导叶以及控制机构。

水流经蝴蝶阀进入涡壳，有导水叶的开度控制进水量的大小，水流由水平方向流入转轮，轴向流出，经转轮叶片流道改

变方向，由叶片正反面的压力差，使转轮旋转做功。

2）、轴流式水轮机：轴流式水轮机的轮叶装在轮轴上。水流经倒叶后，从垂直方向进入转轮，经叶片后仍有轴向流出。轴流式水轮机又转浆式、

定浆式两种转浆式。

转浆式水轮机的转轮叶片能随负荷变化通过调节机构改变角

度，效率高于混流式，适用于低水头大流量负荷变化大的水电

厂。定浆式结构简单，易于加工制造，适用于低水头中小型水

电厂。

3）、斜流式水轮机：它是近十几年才发展起来的新型水轮机，其结构和特征介于混流式和轴流式之间，叶片可以做成转浆式或定浆式。斜流水

轮机是可逆的机组，能在水泵—水轮机组运行工况之间切换，

用于抽水蓄能电厂。

4）、贯流式水轮机：用于最广的机组为灯泡式，采用卧轴布置，水轮机对密封和电气绝缘要求很高，一般用于潮汐发电。

5）、冲击型水斗式水轮机：是利用高速水流的冲击力是工作轮转动，适用于水头高，流量较少的引水式水电站

五、水轮发电机的特点：

转速低，磁极对数多，

机构尺寸和重量大

一般采用立式布置：为了减少占地、降低厂房造价，大中型水轮发电机组采用竖轴—即转轴与地面垂直的立式布置。对于小机组以及贯流式、

冲击式机组都以卧式布置。

立式机组按轴承位置，可分为悬式和伞式。轴承可分为推力轴承，上导和下导轴承，水轮机部分有水导轴承。

立式的推力轴承面向上，其作用是承受机组转动部分的重量（发

电机、励磁机、水轮机）和沿轴向水推力；

上导轴承、下导轴承的作用是承受转子机械不均衡和转子偏心造

成的单边磁拉力；

水导轴承，装于水轮机上部，作用是防止旋转部件的摆动及承受

径向负荷。

六、辅助设备

1）、快速闸门、蝴蝶阀、球形阀

快速闸门一般安装在水轮机蜗壳前的钢管上或者压力水管的进水口。

机组在事故停机过程中，当导水机构（水中的树枝、木块）不能关闭时，可快速关闭快速闸门。蝴蝶阀、球形阀、尾水闸门供检修时排出蜗壳内积水只用

2）、制动器

制动器的作用有2种，一个是制动，一个是顶转子。一般在制动器内通入压缩空气。可以防止机组在停机时，由于惯性而长时间低速旋转，同

时也可以在开机前推力轴承瓦面产生一层润滑油膜。

3）、调速器：是用来控制机组启动、停机、并入电网运行，增减负荷以及做调相运行

4）、供油及排油设施：机组所有的轴承运行时需要的润滑油；调速器需要通过油压设备将油加压来操作导水机构。

油压设备有压力罐、油箱、油泵组成，油压罐下部三分之一的容

积是透平油，其余三分之二位压缩空气，利用气体能膨胀的做功

的原理，从压油罐底部引出压力油罐推动接力器活塞做功，压油

罐消耗了的透平油由油泵补充，压缩空气的漏损则由压缩空气系

统向压油罐充气（透平是汽轮机"turbine"一词的英文译音,汽轮

机油于其它润滑油的只要差别在于更好的抗氧化安定性和抗乳

化性能.只要用于发动厂蒸气轮机及其它需要深度精致润滑油的

润滑场合,透平油就是汽轮发动机用的一种机油，适合高速机械

润滑用,主要起到润滑＼散热＼冷却调速的作用

透平是英文turbine的音译，源于拉丁文turbo一词，意为旋转

物体。又称涡轮、涡轮机。透平最主要的部件是旋转元件（转子

或称叶轮），被安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。

流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流过转子时

流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直

接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。）