水轮机结构图
第五章 反击式水轮机的基本结构(一)
止漏效果差，但其与转轮 的同心度高，制造、安装方 便，抗磨损性能较好。在含 泥沙较多的电站采用间隙式 止漏环。迷宫式止漏环，与 转轮的同心度高，制造、安 装较方便。
水头H<200m
间隙式
迷宫式
当水从迷宫式止漏环间隙中流过时，由于局部阻力加大，使 压力降低，当水流到达沟槽部位时又突然扩大，进入下一个间 隙时又突然收缩，这种反复扩大、收缩的结果减低了水流压 力，使漏水量大大减少。
FE F1 F2 F3 F4 ( N )
F1—转轮流道内水流作用产生的推力； F2—作用于转轮上冠因水压力产生的水推力； F3—作用于下环因水压力产生的推力； F4—浮力。
在实际设计中，往往用经验公式来计算作用于转轮的轴向推 力。对混流式水轮机有：
Ft 9.81 10 K3水轮机总的轴向推力：
F Ft 9.81 10 3 (WR WS )
N
在高水头混流式水轮机中，为了降低机组推力轴承的负荷，在 结构上主要采用减小作用在上冠外面轴向水推力的措施。
常用的减压装置结构形式： 引水板和泄水孔的减压方式； 顶盖排水管和转轮泄水孔的减压方式。 上下环形引水板分别装在顶盖 下方和上冠的上面，当漏水进入 顶盖引水板与上冠引水板之间的 间隙c时，由于转轮旋转受离心 力的作用，漏水被逸至顶盖引水 板上，经泄水孔排至尾水管。此 型式的减压效果与引水板面积、 间隙E和c的大小及泄水孔的直径 d有关。一般认为引水板和泄水 孔面积越大，间隙E和c越小，减 压效果越显著。泄水孔最好开成 顺水流方向倾斜β=20o~30o。
转轮：将水能转变成机械能的核心部件。 转轮直接决定水轮机的过流能力，水力效率，空蚀 性能，工况稳定性等工作性能。 要求转轮各部分应满足：水力设计的型线，有足够的 强度和刚度，制造的转轮应具备有抗空蚀损坏，耐泥 沙磨损的性能。 转轮由上冠，下环和叶片组成，一般混流式水轮机 有14~19个叶片。叶片、上冠和下环组成坚固的整体钢 性结构。转轮上冠与主轴的下法兰连接。泄水锥与上 冠连接，用于消除水流旋蜗。
混流式水轮机结构
Q11 ，同时也改变出力限制
线的位置。图 2-6 说明了上述分析。 表 2-1 混流式转轮的叶片数与比转速的关系
图 2-6
叶片数不同时的
n f (Q11 ) 曲线
叶片数对汽蚀性能的影响没有一定规律。在叶片长度 L 不变的情况下，增加
Z 1 意味增
L 加转轮叶栅稠密度 ，即增加叶片的总面积，从而降低单位面积叶片负荷，降低叶片正背 L Z 面压差，这将改善汽蚀性能。但因混流式转轮叶栅的 本来就较大，所以因 1 增加使汽蚀
Q
N 曲线
图 2-8
不同下环锥角转轮的
Q11 曲线
f (Q11 )和 f ( N11 ) 均右移， 角越大，曲线右移 （1）下环锥角 加大则曲线
越多。此时最高效率移向较大流量区域，而在小于最优工况的低负荷区效率下降。因而转轮 需长期在部分负荷下工作，则锥角 不宜太长，以免平均的运行效率下降。 （2）下环锥角 由 3°增加到 6°时，在实际上不改变水轮机最高效率情况下可使转
式水轮机轴面投影，一般来说水轮机适应水头愈高，它的比数愈小，不同比转速的转轮其形 状是不同的。
图 2-3 不同比转速的混流式水轮机轴面投影 不管什么形状的混流式水轮机，其转轮基本上由上冠、下环、叶片、上下止漏装置，泄 水锥和减压装置组成，图 2-4 是混流式转轮结构示意图。
图 2-4 混流式转轮示意图 1— 压装置；2、6—止漏环；3—上冠；4—叶片；5—泄水锥；7—下环 1．转轮上冠 转轮上冠的作用除了支承叶片外，还与下环构成过流通道。上冠形似圆锥体，其上部中 间为上冠法兰，此法兰的上面与主轴相连，其下面固定泄水锥，在上冠上固定有均匀分布的 叶片。在上冠法兰的外围开有几个减压孔，在其外侧面装有减压装置。上冠流线可以做成直 线形和曲线形两种，如图 2-5 所示。直线型上冠具有较好的工艺性，但其效率特别是在负 荷超过最优工况时低于曲线型上冠。 此外采用曲线型上冠可增加转轮流道在出口附近的过水
水轮机类型构造及工作原理培训课件课件(PPT36页)
我厂水轮机型号：HLA743-LJ-395
水轮机类型构造及工作原理培训课件( PPT36 页)管理 培训教 材财务 业务培 训绩效 管理PP T课件 人力资 源管理 培训
10
10
水轮机类型构造及工作原理培训课件( PPT36 页)管理 培训教 材财务 业务培 训绩效 管理PP T课件 人力资 源管理 培训
三、水轮机结构简介
由于水轮机类型较多，这次培训主要讲述我厂的水轮机结构，总体来说水
轮机分为埋入部分、导水机构、转动部分、水导轴承、主轴密封、检修密封、
接力器及机组自动化等几个主要部件。
1、埋入部分
埋入部分由肘管、锥管、座环、蜗壳、机坑里衬等组成。
座环
机坑里衬
蜗壳 预留坑
基础环
尾水管里衬
埋设件安装
我厂的水轮机类型为混流式
混流式水轮机：混流式水轮机结构简单，运行可靠，效率高，应用于水 头范围宽阔，水流沿径向进入转轮而轴向流出转轮。与其他型式的水轮机相 比，当运行条件相同时，混流式的能量特性比水斗式好，面抗气蚀性能比轴 流式强，额定负荷时效率高。同时，它的结构简单，制造、安装方便，运转 可靠，因而得到广泛的应用。
水轮机类型、构造及工作原理
二〇一七年八月
目录
一
水轮机概述
二
水轮机分类及型号
三
水轮机结构
四
水轮机常见问题及分析
五
小结
1
一、水轮机概述
1、水力发电基本原理
水轮机获得旋转的机械能后带动发电机旋转，发电机便将旋转的机械能 转换成电能。
2 、水轮机的基本工作参数
当水流通过水轮机时，水流的能量被转换为水轮机转轮的机械能，就 把这一能量转换的过程的参数，来作为水轮机的基本工作参数。
水轮发电机的构造
水轮发电机的构造水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz的交流电，水轮发电机采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水轮发电机，需要25对磁极。
由于过多磁极不易看清结构，本课件介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。
水轮发电机的转子采用凸极式结构，图1是发电机的磁轭与磁极，磁极安装在磁轭上，磁轭是磁极磁力线的通路，发电机模型有南北相间的24个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由安装在主轴端头的励磁发电机提供，或由外部的晶闸管励磁系统提供（由集电环向励磁线圈供电）。
图1--水轮发电机转子有多对磁极磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有励磁发电机或集电环。
轴下端有连接水轮机的法兰，见图2。
图2--水轮发电机转子发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽，用来嵌放定子线圈，见图3。
图3--水轮发电机定子铁芯定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，见图4。
图4--水轮发电机定子绕水轮发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上，在机墩上安装机座，机座是定子铁芯的安装基座，也是水轮发电机的外壳，在机座外壳安装有散热装置，降低发电机冷却空气的温度；在机墩上还安装下机架，下机架有推力轴承，用来安装发电机转子，推力轴承可承受转子的重量与振动、冲击等力。
见图5。
图5--水轮发电机机墩、机座、下机架在机座上安装定子铁芯与定子线圈，见图6。
图6--水轮发电机的定子转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，见图7。
图7--定子与转子安装在机座上安装上机架，上机架中心安装有导轴承，防止发电机主轴晃动，使它稳定的处于中心位置。
图8--水轮机发电机未盖地板铺好上层平台地板，装好电刷装置或励磁电机，一台水轮发电机模型就安装好了。
图8--水轮机发电机该水轮发电机模型转子旋转一周将感生出12个周期的三相交流电动势。
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。
水轮机结构图
水轮机结构图1. 引言水轮机是一种将水流动的动能转化为机械能的装置。
为了更好地理解水轮机的结构和工作原理，本文将提供一份水轮机的结构图，并对结构图中的各个部分进行介绍和解释。
2. 水轮机结构图以下是一幅水轮机的结构图：┌─┐ ┌─┐│ │\\ /│ ││ ││ │ ││ ││ │ ││ ││ │ ││ ││ │ ││ ││ │ ││ ││ │ ││ ││ │ ││ ││ │ │└─┘└────┘└─┘上视图3. 结构图解释3.1 动叶片动叶片是水轮机的核心组成部分之一。
它们固定在水轮机转子上，当水流冲击到动叶片上时，动能被转化为机械能，驱动水轮机转动。
在结构图中，动叶片由多个平行的杆状部分组成。
3.2 转子转子是水轮机中承载动叶片的部分。
它由一个直径较大的圆盘构成，动叶片固定在圆盘上。
转子的主要功能是将水流的动能转化为旋转的机械能。
3.3 支架支架是水轮机的主要支撑部分。
它承载着转子并与轴连接，确保水轮机整体结构的稳定性。
在结构图中，支架由两个弯曲的线条表示。
3.4 输水管道输水管道是水轮机的一个重要组成部分。
它将来自水源的水引入水轮机中，提供动力源。
在结构图中，输水管道由一个竖直的线条表示。
3.5 出水管道出水管道是水轮机中将已经转过动能的水排出的部分。
在结构图中，出水管道由一个斜向上的线条表示。
3.6 轴轴是水轮机中负责传递旋转动力的部分。
它连接支架和转子，使转子能够在水流动力的作用下旋转。
在结构图中，轴由一个竖直的线条表示。
4. 结论通过以上结构图及其解释，我们可以清楚地了解水轮机的组成部分和各个部分之间的关系。
水轮机的转子、动叶片、支架、输水管道、出水管道和轴合作，使得水轮机能够将水流的动能转化为机械能，实现功率输出。
这幅结构图提供了一个直观的水轮机结构的视觉表示，使我们更好地理解和学习水轮机的工作原理。
希望本文对读者对水轮机结构有所启发和帮助。
水轮发电机结构共38页
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
组成绕组的基本单元称为元件。一个元件由两 条元件边和端接线组成， 元件边置于槽内，能切
割主机磁场而感应电动势，亦称有效边。端接线 在铁芯之外，不切割磁场，故不能产生感应电动 势，仅起连接线作用。
定 子 典 型 结 构 图源自定子铁心结构图返回
定子扇形片
通风槽片
定子机座结构图
水轮机的定子绕组一般均采用双层绕组。 双层绕组的每个槽内有上，下两个线圈边。线圈的
一、水轮发电机结构
水轮发电机由定子、转子、机架、推力轴承、导 轴承、冷却器、制动器等组成。
发电机的定子由机座、铁芯、线圈等部件组成。 机座是用来固定铁芯的，对于悬式发电机，机座
用来承受转动部分的全部重量；铁芯是发电机磁 路的一部分；线圈则形成发电机的电路。
（一）定子
1.机座 发电机的机座主要作用是：1）作为定子铁
芯叠片的支撑结构；2）承受定子的扭矩,并将其 传至底脚；3）构成冷却气体的通道；4）构成轴 承,机架和冷却器的支撑结构；
大型水轮发电机的定子机座直径比较大，主要采 用立式结构，大部分需要分瓣制造。
2.定子铁芯 定子铁芯是定子的主要磁路，同时也是定子绕
组的安装和固定部件。定子铁芯由扇形冲片、通 风槽片、齿压板、拉紧螺栓、托块、定位筋等部 件组成。在发电机运行时，铁心受到机械力、热 应力及电磁力的综合运用。 3.定子绕组
（二）转子
水轮发电机结构及工作原理介绍_图文
– 中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用 实心磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大 于或等于750r／min的小型水轮发电机，常采用 磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工 。
– 磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。
• 磁轭与转子支架
– 磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。 – 转子支架的作用是固定磁轭。 – 对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的
• 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内 循环。
• 水轮发电机制动方式 机械制动、电气制动、混合制动
• 水轮发电机制动系统的组成 制动装置（俗称 风闸）、控制原件、管路系统。
• 机械制动的作用 为避免机组停机减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损。 一般当机组转速降低到额定转速25%~35%，自动投入制动器， 加闸停机。
– 按布置方式分：可分为卧式和立式两种。
• 卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。 • 一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
– 按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞 式两种。
• 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。
• 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。
起动试运行的内容和程序 ：
1. 机组起动试运行的工作范围很广，要进行从水工建筑物到 机电设备的全面检查。一般说来包括试验检查和试运行两 大部分，而且以试验检查为主。
2. 起动试运行程序： （1）水轮发电机组试运行前的检查
2. 通过检杳发现尚未完善的工作及工程或设备所存在的缺陷， 及时处理以保证电站能顺利地投产。