水轮机

止漏装置型式 (a)间隙式；(b)迷宫式；(c)梳齿式； (d)阶梯式迷宫
三、导水机构
• 导水机构的作用：
a.主要是形成和改变进入转轮水流的环量，保 证水轮机具有良好的水力特性。 b.调节流量，以改变机组出力。 c.正常与事故停机时，封住水流，停止机组转 动。
1.导水机构 光照采用径向式导水机构。
2. 主轴密封 主轴部分的密封装置分两种，一种是机组 正常运行中，防止水轮机导轴承下部机组漏水 的主轴密封。我厂在导轴承下方设置自补偿型 静压自调节式轴向密封作为工作密封，密封处 的水压力约为0.35MPa，所需的润滑水取自机 组技术供水系统。另一种是作机组停机检修轴 承和轴承下部主轴密封时防止尾水从顶盖涌出 的检修密封。这种密封的结构形式有空气围带 式、机械操作或抬机密封等多种，我厂采用空 气围带密封，由气系统供给压力为0.6～ 0.7MPa的压缩空气。
3.基础环
基础环是混流式水轮机的基础部件， 埋设在混凝土中，它和座环以及尾水管 进口直锥段想连接，转轮的下环在其内 转动。基础环下法兰面也是装拆水轮机 时落放转轮的基础，它与转轮下环底面 之间有一定的间隙，作为安装时放置斜 楔，调整转轮水平用。
4.尾水管
我厂水轮机尾水管采用弯肘形尾水管， 它是由进口椎管、弯形吸管和出口扩散 段组成，用钢筋混凝土浇灌而成。
3. 补气装置 混流式水轮机运行时一般在40～70%额 定出力时尾水管内会出现涡带，由于涡带强 烈扰动，或其频率与机组固有频率重合，就 会产生共振，引起机组震动或出力摆动，此 时需要对尾水管内进行补气，消除或减小涡 带，改善机组运行状态。补气方式分自然补 气和强迫补气两种。常见的补气位置有主轴 中心孔补气、顶盖补气和尾水管补气。我厂 采用主轴中心孔补气方式，利用发电机轴的 中心孔，将空气引入。
2. 水轮机的主要类型及适用水头
3. 水轮机的工作参数
水轮机的工作参数是表征水流通过水 轮机时水流能量转换为转轮机械能过程 中的一些特性数据。水轮机的基本工作 参数有工作水头H、流量Q、比转速ns、 出力P和效率η。
• 工作水头H ：
水轮机的工作水头是水轮机的 进口和出 口处单位重量水流的能量差值，单位为m。 • 流量Q ：
6. 主轴
主轴是连接水轮机转轮和发电机的关 键部件，用来传递水轮机转轮产生的转 矩（功率），使发电机旋转，发出电能。 同时承受轴向水推力和转动部分的重量。
7. 泄水锥
泄水锥的作用是引导经叶片流道流出的 水流迅速而顺畅的向下渲泄，防止水流相 互撞击，以减少水力损失，提高水轮机效 率。其外形呈倒锥体。它的结构型式有铸 造和钢板焊接两种。里面空心，下面开口， 以便排除通过止漏环的漏水及橡胶导轴承 的润滑水，还作为主轴的中心补气和有的 转轮的顶盖补气通道之用。
单位时间内通过水轮机的水量，称为水 轮机的流量，单位是m3/s。
• 比转速ns
：
水轮机转轮单位时间内旋转的次数，称为水 轮机比转速，单位是r/min。
• 出力P和效率η： 水轮机出力指水轮机轴端输出的功率，单位是 kw。 因为水流流经水轮机时有摩擦、漏水等损失， 水轮机的输入和输出功率之比称水轮机的效率。
水轮机讲义
一、水轮机类型、基本参数
水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转 机械能的一种水力机械。水流流过水轮机时，通 过主轴带动发电机将旋转机械能转换成电能。水 轮机与发电机联接成的整体称为水轮发电机组， 它是水电站的主要设备之一。
水轮机包括引水部件（蜗壳、压力钢管）、导 水部件（导水机构）、工作部件（转轮）和泄水 部件（泄水锥、尾水管）四部分。
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8. 止漏装置
止漏装置的作用是用来减小转动部分与 固定部分之间的漏水损失。止漏装置分为 固定部分和转动部分，为防止水流向上和 向下漏出，水轮机上一般装有上、下两道 止漏环。上止漏环固定部分装在顶盖上， 其转动部分装在上冠上，下止漏环的固定 部分一般装在底环上，转动部分装在转轮 的下环上。目前广泛采用的止漏环结构型 式有间隙式，迷宫式，梳齿式和阶梯式四 种，如下图所示。
HLA855a-LJ-505 水轮机剖面图
1. 蜗壳
蜗壳是水轮机的引水部件，对于水头 大于40m的水轮机，由于强度需要，一 般采用金属蜗壳。我厂即采用钢板焊接 蜗壳。蜗壳包角：345°，进口断面直 径为6050mm。
2. 座环
座环是水轮机零部件安装的基础，也是 整个水轮发电机组的承重部件。机组的重量、 作用在转轮上轴向水推力以及厂房蜗壳以上 的混凝土重力都通过它传到厂房基础上。同 时，在水轮机主要零部件的装配中，它又是 一个主要的基准件，是最早安装的零件之一。 座环的结构是由上环、下环及若干个支柱组 成，支柱也称为固定导叶，它的流线型断面 可以减小过流的水力损失。我厂固定导叶为 23片。
尾水管的功用主要有：
a.把转轮出口的水流引向下游； b.回收水流能量，使转轮出口的水流动能以 及高处下游水面的那一段位能得到利用。
5. 转轮
转轮是水轮机将水流能量转换为机械能 的核心部件，是水轮机中最主要的过流部 件，能量转换就是在转轮中进行的。因此， 转轮的水力性能决定了整个机组的好坏。 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。我厂转轮 为15个叶片。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。
2.导叶 光照的导叶采用对称型导叶叶形。 导叶 导叶布置图
3.导叶接力器 采用两个油压操作同步双向作用的直 缸式接力器。 4.底环 底环的功能主要是安装导叶的下轴承 和形成流道的过流表面。
四、其他部件
1. 水导轴承
水轮机导轴承型式很多，立轴机组目前 比较常用的有水润滑的橡胶轴承、稀油润滑 筒式轴承和稀油润滑油浸式分块瓦轴承。我 厂采用斜楔油侵式分块瓦导轴承。轴承直径 1750mm，轴瓦数量为10块，由轴承体、上 下油盆、冷却器、油箱盖等组成。轴瓦在运 行中最高瓦温小于70°，最高油温小于65 °。
出力P与效率η： P=9.81QHη
4. 水轮机的型号
• 水轮机型号示例（以光照水轮机为例）：
HLA855a-LJ-505表示：
转轮型号为A855a的混流式水轮机，立轴、 金属蜗壳，转轮直径为505cm.
二、混流式水轮机的基本结构
混流式水轮机是反击式水轮机的一种，其 应用水头范围很广，从20~700m水头均可 用。其特点是水流径向流入转轮，轴向流出。 现以我厂的混流式水轮机为例来介绍这种水 轮机结构。
•
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 片组成，上冠通常装有减少漏水损失的止漏环，减少轴向水推力的减 压装置，它的上法兰面与主轴连接，下部接泄水锥。下环上也装有止 漏装置。下图是混流式转轮结构示意图。
• 混流式转轮示意图 • 1 —减压装置；2、6—止漏环；3—上冠；4—叶片；5— 泄水锥；7—下环