水轮机发电机的分类
水轮发电机结构及工作原理介绍
水流冲击水轮机叶片带动水轮机旋 转
发电机将机械能转化为电能
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水轮机通过传动装置将机械能传递 给发电机
电能通过输电线路传输到电网供用 户使用
效率定义：发电机在单位时间内输出的电能与消耗的机械能之比 影响因素：发电机的设计、制造、运行条件等 提高效率的方法：优化设计、提高制造精度、改善运行条件等 效率计算公式：η=P/P0其中P为输出电功率P0为输入机械功率
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汇报人：
农村地区：为偏 远地区提供电力 供应
城市景观：作为城 市景观的一部分提 供照明和装饰
水利工程：用于 水利工程的监测 和控制
环保领域：用于 污水处理和环保 监测
水轮发电机的优缺 点
清洁能源：水 轮发电机利用 水能发电是一
种清洁能源
效率高：水轮 发电机的效率
较高可达到 90%以上
运行成本低： 水轮发电机的 运行成本较低 维护费用也较
水轮发电机的工作原理：水流通过水轮机带动发电机转子旋转产生电能 发电机的运行特性：根据水流量、水头、转速等因素调整发电机的输出功率和频率 发电机的运行状态：正常运行、停机、故障等 发电机的维护和保养：定期检查、维护和保养确保发电机的正常运行和寿命
水轮发电机的类型
工作原理：利 用水流的冲击 力推动水轮机 旋转从而带动
水轮发电机结构及工 作原理介绍
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水轮发电机的结构
水轮发电机的工作 原理
水轮发电机的类型
水轮发电机的应用 场景
水轮发电机的优缺 点
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水轮发电机的结构
《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
水轮发电机组组成部件及作用
水轮发电机组组成部件及作用以水轮发电机组组成部件及作用为题，下面将对水轮发电机组的组成部件及其作用进行详细介绍。
一、水轮发电机组的组成部件1. 水轮机：水轮机是水力发电机组的核心部件，负责将水流的动能转化为机械能。
根据水轮机的不同类型，可以分为垂直轴水轮机和水平轴水轮机。
2. 水轮机轴系：水轮机轴系由轴、轴承和机械密封等组成，主要用于将水轮机的机械能传递给发电机。
3. 发电机：发电机是水轮发电机组的重要组成部分，负责将水轮机传递过来的机械能转化为电能。
发电机通常由转子、定子、绕组等部分组成。
4. 调速装置：调速装置用于控制水轮机的转速，以适应不同的水流条件和负荷需求。
常见的调速装置有调速器、调速器油系统和调速器控制系统等。
5. 闸门：闸门用于控制水流的流量和水头，以调节水轮机的运行状态。
闸门通常由闸板、闸槽、闸门操作机构等组成。
6. 水导系统：水导系统由水渠、水管、水轮机进水口等组成，主要用于引导水流进入水轮机。
7. 辅助设备：水轮发电机组还包括一些辅助设备，如变压器、电力传输线路、控制系统、冷却系统等，用于提供电力输出、监控和保护水轮发电机组的运行。
二、水轮发电机组的作用1. 发电：水轮发电机组通过将水轮机传递过来的机械能转化为电能，为社会供应清洁能源，满足人们对电力的需求。
2. 调节水流：水轮发电机组的闸门能够控制水流的流量和水头，根据需求调节水轮机的运行状态，以实现最佳发电效果。
3. 调节电力负荷：水轮发电机组的调速装置可以根据电力负荷的变化，调节水轮机的转速，以保持电力系统的稳定运行。
4. 保护环境：水轮发电机组利用水能进行发电，不产生污染物和温室气体，对环境友好，有助于减少对化石燃料的依赖，降低能源消耗和空气污染。
5. 调节水资源：水轮发电机组可以根据水流情况调节水头和流量，合理利用水资源，防止水流浪费和水灾发生。
6. 提供灵活性：水轮发电机组可以根据需求进行启停和调节，具有较高的灵活性和响应速度，能够适应电力系统的调度要求。
水轮发电机结构介绍
顶 盖
与支持盖 接合部位
导叶套筒 安装孔
作用：
1. 2. 固定导水机构； 承受机组轴向负载，并将负载传递到座环和水泥基础上，起到支撑机组 的作用。
顶 盖 安 装
1.将顶盖整体吊入机坑，注意保证顶盖不与基础碰撞； 2.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
活塞
轮叶 轮毂 枢轴
转臂 连杆
注：
1.图中没有安装轮叶 操作架；
下盖
连接体
放油阀
泄水锥
2.图中没有标出所有 的连接螺钉和轴套。
转轮体外形
导轴
接力器缸体
护盖
轮叶
转轮
泄水锥
转轮体吊装
吊装步骤：
1. 2. 3. 4. 5. 安装转轮体吊具，同时安装 转轮悬挂装置； 用桥机将转轮体吊入机坑指 定位置； 用悬挂装置将转轮体悬挂在 转轮室固定位置固定； 拆除转轮体吊具，用桥机吊 出吊具； 当机组安装完成以后进行受 力转移，从蜗壳进入门运出 悬挂装置。
风洞
蜗壳
座环
转轮室
尾水管
水轮机底环
活动导叶 固定孔
与基础结 合部位
作用：水轮机过流部件之一，固定活动导叶。
水轮机底环安装
1. 将底环吊入机坑，调 整底环位置符合设计要 求；
2. 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。
导水机构
控制环 导叶连杆 活动导叶 导叶套筒 顶盖
推力轴承支架
下风罩轴承支架由二部分组成：推力支架锥段和推力支架柱段，下风罩是发电机的重要组成部 分，它一般与推力支架一起吊装。推力支架是机组的重要结构部件和传力部件，它支撑着发电机 的推力轴承，同时把机组运转过程中的推力负载传递到水轮机支持盖上，通过支持盖与顶盖的配 合最终将负载传递到水泥基础上。
水轮机知识水轮机的主要类型及适用水头
水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
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。
1.混流式水轮机如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。
图1-4 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
图1-5 轴流式水轮机1—导叶；2—叶片；3—轮毂3．斜流式水轮机如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。
斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。
因此，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。
水轮机分类和结构(水电站培训资料)
水轮机分类和结构一、水轮机分类1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。
反击式利用水流的压能和动能，冲击式利用水流动能。
反击式中又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种。
冲击式中又分为水斗式、斜击式和双击式三种。
2、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。
3、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4、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。
5、水轮机主轴布置形式分类（1）水轮机按主轴的布置形式又可分为卧式和立式两种（也称横轴和立轴）。
立式布置得水轮发电机分为悬式和伞式两种。
（2）悬式发电机的推力轴承位于发电机转子上部的上机架上或上机架中。
伞式发电机的推力轴承位于转子下部的下机架中，或用支架支承在水轮机顶盖上。
伞式发电机又分普通伞式（其上、下导轴承分别位于上、下机架中），半伞式（只用上导轴承，它布置在上机架中，无下导轴承；我厂机组为此类型）和全伞式（只有下导轴承，它布置在下机架中，无上导轴承）。
二、水轮机主要基本参数1、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，单位是米（m），典型工作水头有以下：（1）最大水头（Hmax）：水轮机运行范围内允许出现的最大净水头。
（2）最小水头（Hmin）：水轮机运行范围内允许出现的最小净水头。
（3）设计水头（H设）：水轮发电机组发出额定功率时的最小水头。
2、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，单位是立方米/秒。
3、出力N是指水流在单位时间内所做的功（功率），其大小与水轮机的水头，流量有关，单位为千瓦。
计算公式：N=9.81QHn4、效率是指水轮机总效率，是水轮机输入功率与输出功率之比，其值总是小于1，因为水轮机在工作过程中不可避免地要产生一些能量损失，主要包括：（1）水力损失：即水流经过蜗壳、导水机构、转轮、尾水管的水头损失。
水力发电机的结构和工作原理
水力发电机的结构和工作原理一、水力发电机的结构：1.水轮机：水轮机是水力发电机的核心部分，负责将水流的动能转换为机械能。
根据水流的流动形式，水轮机分为水轮和涡轮。
其中，水轮分为垂直轴水轮和水平轴水轮两种类型。
水轮机通常由转轮、叶片和轴组成。
转轮是水轮机最重要的部件，叶片固定在转轮上，通过转动转轮使得水受到叶片的冲击，产生反作用力推动转轮旋转。
2.发电机：发电机是将水轮机产生的机械能转变为电能的关键设备。
发电机主要由定子和转子组成。
定子是固定不动的磁铁，上面布满了线圈，称为励磁线圈。
转子是转动的部分，装有一定数量的磁铁，称为极对。
当转子旋转时，磁场会切割通过定子线圈的磁力线，根据电磁感应的原理，产生感应电动势，从而使得线圈中的电流产生变化，达到发电的目的。
3.调速装置：调速装置是使得水力发电机能够根据负荷的需求自动调节转速的装置。
常见的调速装置有调速器和调节闸门等。
调速器主要控制发电机的磁场强度，以影响转子旋转的速度。
调节闸门则用于控制水流的流量大小，从而调节水轮机的转速。
二、水力发电机的工作原理：1.水轮机的工作原理：水流经过水轮机时，受到叶片的冲击，水流的动能被转换为水轮机的机械能。
叶片上的冲击力产生反作用力推动转轮旋转。
叶片的结构和材料的选择会影响到水轮机的效率和输出功率。
2.发电机的工作原理：水轮机通过轴将机械能传递给发电机。
转动的转子会切割通过定子线圈的磁力线，产生感应电动势。
当产生的感应电动势大于定子线圈的电动势时，发电机就开始产生电能。
通过通过定子的线圈电流，电能可以被输送到电网或用于其他用途。
3.调速装置的工作原理：调速装置可以控制水轮机的转速，从而控制发电机的输出功率。
调速装置根据负荷的需求，调整发电机的磁场强度或水轮机上的闸门开度，以达到稳定的发电功率输出。
综上所述，水力发电机是一种利用水流能转换成机械能，再经由发电机转变为电能的设备。
其主要结构包括水轮机和发电机，通过水轮机将水流的动能转换为机械能，再经由发电机将机械能转变为电能。
水轮机知识水轮机的主要类型及适用水头
水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
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。
1.混流式水轮机如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。
图1-4 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
图1-5 轴流式水轮机1—导叶；2—叶片；3—轮毂3．斜流式水轮机如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。
斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。
因此，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。
浅谈水力发电机组的类型及负荷分配
浅谈水力发电机组的类型及负荷分配水力发电是研究将水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题的科学技术。
水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。
为实现将水能转换为电能，需要根据具体情况选取不同类型的水利发电机，并做好负荷的分配。
1 水力发电机组的类型水电机组是由水轮机和发电机等组成的，发电机的响应特性比水轮机的响应特快得多，因此水电机组的响应特性主要取决于水轮机的响应特性。
近代水轮机分成两大类：反击式和冲击式。
在转轮内转换成固体机械能的水流能量形式是位能、压能和动能的水轮机，称为反击式水轮机。
在这种水轮机中，从转轮的进口至出口水流压力是逐渐减小的。
转轮中的水流具有大于大气压的压力，充满全部流道。
根据转轮区域水流运动方向的特征，反击式水轮机又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式等不同型式。
2 各型水轮机的特点2.1 混流式水轮机。
混流式水轮机又叫法兰西斯水轮机。
水流沿径向进入转轮，然后大体沿轴向自转轮流出。
混流式水轮机由于应用水头适合多数地区的需要，以及结构简单、运行可靠且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮机。
在我国已建水电站中混流式水轮机采用最多。
2.2 轴流式水轮机。
轴流式水轮机转轮区域的水流是沿轴向流动的，水流在导叶至转轮之间转为轴向，然后进入转轮。
根据转轮桨叶在运行时是否可以转动，轴流式水轮机分为轴流定浆式和轴流转浆式两种。
轴流定浆式水轮机在运行时其转轮浆叶固定不动，制造简单，但它处于高效区的流量和出力范围远较混流式窄，当离开高效区运行时效率急剧下降。
因此，这种水轮机多用于功率不大和水头变化幅度小的水电站。
轴流转浆式水轮机在运行时其转轮浆叶可以转动。
由于桨叶的转动与导叶的转动相配合，实现流量和出力的双重调节，使其高效区的流量和出力范围显著扩大，并提高了它的运行稳定性。
凡水头变化大的中低水头电站，多采用轴流转浆式水轮机。
2.3 斜流式水轮机。
斜流式水轮机转轮区域的水流是斜向流动的。
由于转轮叶片可以转动而实现双重调节，它象轴流转桨式，处于高效率区的流量，出力范围大。
水轮发电机组组成部件及作用
水轮发电机组组成部件及作用以水轮发电机组组成部件及作用为题，我们来详细介绍一下水轮发电机组的构成和各个部件的作用。
水轮发电机组是一种利用水能转化为电能的装置，由水轮机、发电机和辅助设备组成。
下面我们逐个介绍各个部件的作用。
1. 水轮机：水轮机是水轮发电机组的核心部件，负责将水能转化为机械能。
它通常由水轮机转轴、叶片和水轮机壳体组成。
水轮机转轴接受水流的冲击力，转动起来带动叶片旋转，通过机械传动将旋转的动能传给发电机。
2. 发电机：发电机是水轮发电机组中的另一个重要部件，负责将机械能转化为电能。
它通过转子和定子之间的相对运动，利用电磁感应原理产生电流。
转子是由转子轴和磁铁组成，定子是由定子线圈和铁芯组成。
当转子旋转时，磁铁产生变化的磁场，使定子线圈中的电流产生变化，从而产生交流电。
3. 水轮机进水系统：水轮机进水系统主要包括进水管道、调节门和水轮机进口。
进水管道将水引入水轮机，调节门用于调节水的流量和水轮机的运行状态，水轮机进口则是水流进入水轮机的入口。
4. 冷却系统：水轮机发电过程中会产生热量，为了保证水轮机的正常运行，需要使用冷却系统对其进行冷却。
冷却系统由冷却水管道、冷却水箱、冷却水泵等组成，通过循环供水的方式将冷却水流经水轮机和发电机，降低其温度。
5. 调速系统：调速系统用于控制水轮机的转速，以保证发电机输出电能的稳定。
调速系统由调速器和执行机构组成，通过检测发电机输出电能的频率，调整调速器的开度，从而控制水轮机的进水量，实现对转速的调节。
6. 电气控制系统：电气控制系统负责对水轮发电机组的电气设备进行监控和控制。
它包括发电机的电气保护装置、电气控制柜、自动调节装置等。
电气控制系统可以实现对发电机的启动、停止、调速等操作，并对发电机运行时的电压、电流、频率等参数进行监测和保护。
以上是水轮发电机组的主要组成部件及其作用。
水轮机负责将水能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能，进水系统、冷却系统、调速系统和电气控制系统则分别起到引水、冷却、调速和控制的作用。
水轮发电机
编辑本段结构
水轮发电机由转子、定子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等主要部件组成（见图）。定子主要由机座、铁芯和绕组等部件组成。定子铁芯用冷轧硅钢片叠成，按制造和运输条件可做成整体和分瓣结构。水轮发电机冷却方式一般采用密闭循环空气冷却。特大容量机组倾向于以水作为冷却介质，直接冷却定子。如同时冷却定子和转子则为双水内冷水轮发电机组。
编辑本段分类
水轮发电机按轴线位置可分为立式与卧式两类。大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于小 水轮发电机
型机组和贯流式机组。立式水轮发电机按导轴承支持方式又分为悬式和伞式两种。伞式水轮发电机按导轴承位于上下机架的不同位置又分为普通伞式、半伞式和全伞式。悬式水轮发电机的稳定性比伞式好，推力轴承小，损耗小，安装维护方便，但钢材耗量多。伞式机组总高度低，可降低水电站厂房高度。卧式水轮发电机一般用于转速大于375r/min的情况，以及一些小容量电站。 水轮发电机 对于水轮发电机的容量和转速等级划分,目前世界各国尚无统一的标准。根据我国的情况,大致上可以按下表划分其容量和转速等级： 分类 额定功率Pn(kW) 额定转速Nn(r/min) 低速 中速 高速 微型水轮发电机 <100 750-1500 小型水轮发电机 100-500 <375 375-600 750-1500 中型水轮发电机 500-10000 <375 375-600 750-1500 大型水轮发电机 >10000 <100 100-375 >375
水轮发电机结构
高速旋转
10/2006
N
S
S
+
N
凸Байду номын сангаас式
10/2006
主轴
转子支架
转子磁轭
磁极
集电环
（三）机架
机架是立轴水轮发电机安装推力轴承、导轴承、制动器 及水轮机受油器的支撑部件，机架由中心体和支臂组成 ，中心体为圆盘形式，支臂大多为工字梁形式。
个线圈紧叠在前一个线圈上，这种绕组称为叠绕组。 在绕组中，每一个极相组内部的线圈是依次串联的。 不同磁极下的各个极相组之间视具体的需要既可结成 串联，亦可结成并联。
叠绕组和波绕组
波绕组: 对多级、支路导线截面较大的交流电 机，为节约极间连线用铜，常常采用波绕组。水 轮发电机的定子基本上都采用波绕组接线。 波绕组的特点是，两个连接的单匝线圈成波 浪型前进，和叠绕组相比较。两者的相带划分和 槽号分配完全相同，但是线圈之间的连接顺序和 端布形状不同。波绕组的连接规律是，把所有同 一极性下属于同一相的线圈按波浪型依次串联起 来，组成一组；再把所有另一级性下属同一相的 线圈按波浪形状依次串联起来，组成另一组；最 后把这两大组线圈根据需要结成串联或并联，以 构成一相绕组。
按油循环冷却方式分:有内循环和外循环两种方式。 按推力瓦瓦面材料分:钨金瓦和弹性金属塑料瓦 两种 。弹性金属塑料瓦在油膜压力下产生一 定的弹性压
缩变形而使其均衡作用，提高了推力轴承的运行可 靠性、灵活性和适应性，同 时给安装、维护、检修 带来方便，目前已在大、中、小 型水轮发电机推力 轴承上广泛采用。 （五）导轴承
伞式发电机
推力轴承位于转子的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。其优点是机组 高度低、可降低厂房高度、节省钢材；缺点是推 力轴承损耗大、安装、检修、维护都不方便。
水力转轮的分类
水力转轮是一种利用水流动能将机械能转化为电能或其他形式能量的装置。
根据不同的分类标准，可以将水力转轮分为多种不同类型。
以下是水力转轮的分类：一、按转轮类型分类1. 侧向进水水轮机：水从侧面进入转轮，转轮通常为圆盘形，由于水的冲击力使得转轮旋转，从而驱动发电机等设备产生电能。
2. 顶进式水轮机：水垂直地从顶部进入转轮，通常用于高水头情况下的发电。
3. 斜流水轮机：水从斜向进入转轮，适用于低水头情况下的发电。
4. 混流水轮机：水从上、下两个方向进入转轮，形成旋涡推动转轮旋转，广泛应用于中、低水头情况下的发电。
二、按转轮轴向分类1. 竖轴水轮机：转轮的轴线与水流方向垂直，适用于小型水电站或者山区水电站。
2. 横轴水轮机：转轮的轴线与水流方向平行，适用于大型水电站。
三、按水轮机转子叶片形状分类1. 直板叶水轮机：转子上的叶片为直板形状，结构简单，易于制造，但效率低。
2. 斜板叶水轮机：转子上的叶片为斜板形状，流线型更加合理，相比较直板叶水轮机，效率更高。
3. 弧形叶水轮机：转子上的叶片为弧形状，适用于中、低水头的发电。
四、按转子的数量分类1. 单级水轮机：只有一个转子，适用于小型水电站。
2. 多级水轮机：有多个转子，适用于大型水电站。
五、按水轮机的安装方式分类1. 固定型水轮机：水轮机固定在地面或者水库边缘，水从引水渠道流入。
2. 浮动式水轮机：水轮机浮在水面上，通过浮筒保持平衡，适用于水位变化较大的地区。
总之，水力转轮是一种非常重要的水能利用设备，不同类型的水力转轮适用于不同的水资源环境。
科学合理的选择水力转轮类型，可以有效提高水能的利用效率，为人们的生产和生活带来更多的便利。
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冲击式：
反击式：
1、轴流式：轴流式水轮机转轮由转轮体、叶片、泄水锥组成，叶片数少于混流式，叶片轴线与水轮机轴线垂直。
适用于中低水头、大流量的水电站。
在同样的水头下，它的过流能力比混流式大，气蚀性能较混流式差。
根据其转轮叶片在运行之中能否转动，又可分为轴流转桨式和轴流定桨式两种。
轴流定桨式水轮机：其叶片固定在转轮体上，叶片安放角度不能在运行中改变，效率曲线较陡，适用于负荷变化小或可以用调整机组运行台数来适应负荷变化的电站。
优点：结构简单，造价较低。
缺点：在偏离设计工况时效率会急剧下降。
根据其特点，一般用于出力较小，水头较低以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机：其转轮叶片一般由装在转轮体内的油压接力器操作，可按水头和负荷变化作相应转动，以保持活动导叶转角和叶片转角间的最优配合，从而提高平均效率，这类水轮机的最高效率有的已超过94%。
但是，这种水轮机需要一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
轴流式水轮机转轮主要包含转轮轮叶、转轮轮毂、泄水锥三部分组成。
图1：轴流式
混流式：混流式水轮机又称法兰西斯水轮机，水流从四周径向流入转轮，然后近似轴向
流出转轮，转轮由上冠，下环和叶片组成。
图2：混流式转轮
图3：混流式
轴流式与混流式不同之处在于转轮的不同。
如图2与图3。
3、贯流式：贯流式水轮机的引水部件、转轮、排水部件都在一条轴线上，水流一贯平直通过，故称为贯流式水轮机。
贯流式水轮机应用水头范围一般在2~25m，单机出力从几千瓦到几万千瓦。
1）灯泡贯流式：灯泡贯流式水轮机组的发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯泡型的金属壳体中，发电机水平方向安装，发动机主轴直接连接水轮机转轮。
灯泡贯流式水轮机组的水轮机部分由转轮室、导叶机构、转轮、尾水管组成；发电机轴直接连接到转轮，一同安装在钢制灯泡外壳上，发电机在灯泡壳内，转轮在灯泡尾端，发电机轴承通过轴承支持环固定在灯泡外壳上，转轮端轴承固定在灯泡尾端外壳上，发电机轴前端连接到电机滑环与转轮变桨控制的油路装置。
钢制灯泡通过上支柱、下支柱固定在混凝土基础中，上支柱也是人员出入灯
泡的通道。
图中蓝色箭头线表示水流走向，水流进入后从灯泡周围均匀通过到达转轮，推动转轮旋转做功后由尾水管排出。
通过导叶角度与转轮叶片角度的调整配合可使水轮机运行在最优状态。
灯泡贯流式水轮机组具有结构紧凑、稳定性好、效率较高，适用于低水头大中型水电站。
图4：灯泡贯流式
2）竖井贯流式：竖井贯流式水轮机是将发电机组安装在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，水轮机部分主要由导叶机构、转轮室、转轮、尾水管组成，转轮主轴伸入混凝土竖井中，通过齿轮箱等增速装置连接到发电机。
也有把发电机布置在上面厂房，转轮主轴通过扇齿轮或皮带轮与发电机连接，使竖井尺寸更小一些。
图中蓝绿色箭头线表示水流走向，水流进入后从混凝土竖井两旁通过再汇集到导叶进入转轮室，水流推动转轮旋转做功后从尾水管排出。
为更清楚看清水流走向，在图3中显示剖去混凝土结构上部分的机组图，图中蓝绿色箭头线表示水流走向。
竖井贯流式水轮机组结构简单、造价低廉、运行和维护方便，但效率较低，在低水头小水电站中应用较广。
图5 竖井竖井贯流式
3）轴伸贯流式：轴伸贯流式水轮发电机组采用卧式布置，也有倾斜安装的，水轮机部分主要有转轮室、转轮、导叶与控制机构、S形尾水管组成，转轮主轴穿出尾水管连接到发电机。
由于低转速发电机体积庞大、价格贵，小型贯流式水轮发电机组多采用齿轮增速后带动高速发电机的形式。
图中蓝绿色箭头线表示水流走向，水流沿轴向进入，经过导叶进入转轮室，推动转轮旋转做功，流经转轮叶片后，通过S形尾水管排出。
该水轮发电机造价与工程投资少，但效率较低，在低水头小水电站中应用较广，其中水平卧式用得最多。
图6：轴伸贯流式。