混流式水轮机部分结构图
合集下载
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。
混流式水轮机
/trade/pay_success.htm?biz_order_id=213979720000462&out_trade_no=T200P213979720000462&dealing=T第一节混流式水轮机结构一、概述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水头均可使用。
它结构简单，制造安装方便，运行可靠，且有较高的效率和较低的空蚀系数。
现以图2-1所示的混流式水轮机为例来介绍这种水轮机结构。
水轮机的进水部件是具有钢板里衬的蜗壳，座环支柱也称固定导叶1，在转轮四周布置着导水机构导叶2。
座环支柱具有坚固的上环a和下环b，蜗壳和上下环焊接在一起。
导叶轴颈用衬套（钢或尼龙材料）支承在底环3和固定于顶盖4的套筒5上。
底环固定于座环的下环上面。
顶盖用螺钉6与座环的上环连接。
导水的传动机构是由安置在导水叶上轴颈的转臂12，连杆13和控制环14组成。
导叶的开度0a（从导叶出口边端到相邻导叶背部的最短距离）的改变是通过导水机构的两个接力器16和控制环连接的推拉杆15传动控制环来实现的。
图2-1 HL200-LJ-550水轮机剖面图（高度单位：m，尺寸单位：mm）1—固定导叶；2—导叶；3—底环；4—顶盖；5—套筒；6—螺钉；7—主轴法兰；8—主轴；9—上冠；10—下环；11—叶片；12—转臂；13—连杆；14—控制环；15—推拉杆；16—接力器；17—导轴承；18—泄水锥；a19,b19—上，下迷宫环；a—坐环上环；b—坐环下环；20—连接螺栓由于混流式水轮机应用水头较高，导叶承受的弯曲载荷大，因此导叶的相对高度0b与轴流式水轮机比较起来做得短一些，以减小跨度。
此外，随着水头增高，相同功率下水轮机的过流量减小，这样有可能减小流道的过流载面。
0b一般随水头增加而减小。
导叶和水轮机顶盖4及底环3之间的间隙及相邻导叶在关机时的接合面都会有漏水现象。
一般采用橡胶的或金属制成的密封件，可使导水机构关闭时的漏水量最小。
水利发电水轮机结构件图解说明
推力轴承支架吊装
装配步骤：
首先将推力轴承锥段、 推力轴承柱段和下风罩组 装成一个整体；然后用桥 机将整个推力支架吊入机 坑；调整推力支架位置使 得推力支架轴心与支持盖 轴心一致，同时对齐各个 螺栓安装孔位；用紧固螺 栓将推力支架与支持盖紧 固在一起，保证紧固的可 靠性。
推力轴承外形
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。
轮 叶 接 力 器 装 配（一）
导轴
固定 螺栓
活塞环
装配步骤：
1.安装活塞环； 2.安装导轴；
活塞 3.安装紧固螺栓，连接活塞和导轴；
轮 叶 接 力 器 装 配（二）
装配步骤：
4. 将活塞装配体装入轮毂； 5. 安装轮叶接力器缸体； 6. 安装M160×4连接螺杆； 7. 安装M160×4螺母，采用螺 栓拉伸器紧固螺母，保证缸体 与轮毂连接可靠。
本图中隐藏了导水机构
水 封 组 件
外形图
上盖板
剖面图
上密封橡皮板
上压板
上环板
密封环 下密封橡皮板
密封水箱
下压板
水封主要起主轴密封作用，防止水从转轮室渗漏到水车室中。
水 封 安 装
装配步骤：
主轴和支持盖吊装完 成以后进行水封吊装；水 封组件基本上都是由分瓣 部件组成，所以首先应该 将各个组件分别吊入支持 盖中，然后在支持盖内部 依据设计要求进行组装成 一个整体。 本图中只表示了水封 的安装位置，没有依据实 际过程进行。
02水轮机的基本类型、构造、特性参数及附属部件
• 由水能出力公式: P=9.81ηQH 可知，其基 本参数包括工作水头H、流量Q、出力P、 效率η，此外还有工作力矩M、机组转速n。
15
1.水 头
• （1）毛水头
– Hm=EA-EC=Z上-Z下
• （2）水轮机的工作水头– 毛水头源自水头损失=净水头(即水轮机的工作水头)
16
1.水 头
• （3）特征水头 ：表示水轮机的运行范围和运行工况。
即水流充满转轮室。
5
反击式水轮机类型
• 1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
– 适用范围：H=30-700 m , 单机容量：几万kW几十万kW
– 适用于高水头小流量电站。
6
三峡水电站 水轮机转轮
7
反击式水轮机类型
• 2. 轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流
出，水流方向始终平行于主轴。
– 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。 – 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进
• 转轮型号为30，水斗式水轮机，卧轴，一根轴上两 个转轮，转轮直径为120cm,每个转轮两个喷嘴，设 计射流直径为10cm。
22
四、水轮机的型号及标称直径
• 水轮机型式的代号
水轮机型式 混流式 斜流式
轴流转桨式 轴流调桨式 轴流定桨式 贯流转桨式
代号 HL XL ZZ ZT ZD GZ
水轮机型式 贯流调桨式 贯流定桨式 水斗（冲击）式
10
二、冲击式水轮机
• 定义：利用水流的动能来做功的水轮机为 冲击式水轮机。
• 特征： 由喷管和转轮组成。水流以自由水 流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能 (V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转 动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的 一部分，而不是全部
15
1.水 头
• （1）毛水头
– Hm=EA-EC=Z上-Z下
• （2）水轮机的工作水头– 毛水头源自水头损失=净水头(即水轮机的工作水头)
16
1.水 头
• （3）特征水头 ：表示水轮机的运行范围和运行工况。
即水流充满转轮室。
5
反击式水轮机类型
• 1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
– 适用范围：H=30-700 m , 单机容量：几万kW几十万kW
– 适用于高水头小流量电站。
6
三峡水电站 水轮机转轮
7
反击式水轮机类型
• 2. 轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流
出，水流方向始终平行于主轴。
– 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。 – 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进
• 转轮型号为30，水斗式水轮机，卧轴，一根轴上两 个转轮，转轮直径为120cm,每个转轮两个喷嘴，设 计射流直径为10cm。
22
四、水轮机的型号及标称直径
• 水轮机型式的代号
水轮机型式 混流式 斜流式
轴流转桨式 轴流调桨式 轴流定桨式 贯流转桨式
代号 HL XL ZZ ZT ZD GZ
水轮机型式 贯流调桨式 贯流定桨式 水斗（冲击）式
10
二、冲击式水轮机
• 定义：利用水流的动能来做功的水轮机为 冲击式水轮机。
• 特征： 由喷管和转轮组成。水流以自由水 流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能 (V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转 动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的 一部分，而不是全部
水轮机结构介绍
反击型水轮机
按水轮机利用水流能量的不同，分为两大类型： 1. 反击型水轮机：主要是利用水流的位能和动能。 显著特点：水轮机的转轮浸没在水流中。
混流式水轮机HL
轴流定浆式水轮机ZD
轴流式水轮机ZL 轴流转浆式水轮机ZZ
类 型
贯流式水轮机GL 斜流式水轮机XL
贯流定浆式水轮机GD 贯流转浆式水轮机GZ 斜流定浆式水轮机XD 斜流转浆式水轮XZ
混流式水轮机转轮
轴流式水轮机转轮
斜流式水轮机转轮
贯流式水轮机转轮
冲击型水轮机
2﹒冲击型水轮机：主要是利用高速水流（动 能）冲击转轮叶片而推动水轮机转轮旋转 做功的。 显著特点：转轮暴露在大气中。
水斗式（冲击式） 水轮机（CJ）
类 斜击式水轮机（XJ） 型
双击式水轮机（SJ）
水斗式（冲击式）水轮机转轮
• 冲击型水轮机导水部件主要是调节水轮机的出力和实现关机。 一般采用喷嘴，喷嘴由喷针、喷嘴头等构成，是调节喷针在喷 嘴头的位置从而控制进入的流量。
导水部件－座环
导水部件－底环
导水机构－顶盖
导水部件－活动导叶
导水部件－导叶拐臂
导水部件－控制环
工作部件－转轮
• 核心部件，决定水轮机的类型、特点、性 能。 • 转轮结构
水流 固 定 部 分 转 动 部 分
止漏环
• 实际应用时，把几种结构组合在一起用； 对于高水头电站，把梳齿式上面加工和旋 转方向相反的螺纹，以增加止漏的效果。
• 三峡电站在上冠和下环分别装有上部止漏 环和下部止漏环，每个止漏环又分别由转 动和固定两个环组成，其固定部分分别安 装在顶盖和底环上。 转动部分止漏环分别 安装在转轮的上冠和下环处。
引水部件（引水室）
1.水轮发电机结构及工作原理介绍
– 磁极铁芯分实心和叠片两种结构。
– 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
– 按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种 。
• 水能，其结构 与性能的好坏对电站的安全、稳定、高效运行起 着致关重要的作用。
• 水轮发电机组成
主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、 冷却器、制动器等部件组成。
水轮发电机定子结构
• 水轮发电机定子主要由机座、铁芯和三 相绕组线圈等组成。
水轮发电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢 板制造，不需要专门的转子支架。
– 对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁 轭通过转子支架和主轴连成一体。
– 磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用 以固定磁极。
• 机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导 轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件， 是水轮发电机较为重要的结构件。
• 要求镜板保证其平面度和水平度，一般为0.02mm／ m。
• 镜板多采用45号锻钢，应有足够的刚度。
– 推力头
• 推力头是承受并传递机组轴向负荷及扭矩的部件。 多数用平键和卡环固定在主轴上，也有采用热套方 法固定于主轴上的。
• 推力头应有足够的刚度和强度，以承受机组轴向推 力产生的弯矩作用，不致产生有害的变形和损坏。
2）发电机调压过程：由电磁感应定律E=L*dφ/dt可知改变等式右侧任意一个参数就可以改变 感应电势E，但一般L不可改变，同步发电机磁力线切割速度不可改变，所以一般通过改变 磁通强度（磁力线密度）来调整电压，要改变磁通强度必先改变励磁电流强度，也就是平 时改变可控硅导通角。
– 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
– 按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种 。
• 水能，其结构 与性能的好坏对电站的安全、稳定、高效运行起 着致关重要的作用。
• 水轮发电机组成
主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、 冷却器、制动器等部件组成。
水轮发电机定子结构
• 水轮发电机定子主要由机座、铁芯和三 相绕组线圈等组成。
水轮发电机，磁轭可用铸钢或整圆的厚钢 板制造，不需要专门的转子支架。
– 对于定子铁芯外径较大的水轮发电机，磁 轭通过转子支架和主轴连成一体。
– 磁轭的外缘加工有T尾、鹇尾槽或螺孔，用 以固定磁极。
• 机架是立轴水轮发电机安置推力轴承、导 轴承、制动器及水轮机受油器的支撑部件， 是水轮发电机较为重要的结构件。
• 要求镜板保证其平面度和水平度，一般为0.02mm／ m。
• 镜板多采用45号锻钢，应有足够的刚度。
– 推力头
• 推力头是承受并传递机组轴向负荷及扭矩的部件。 多数用平键和卡环固定在主轴上，也有采用热套方 法固定于主轴上的。
• 推力头应有足够的刚度和强度，以承受机组轴向推 力产生的弯矩作用，不致产生有害的变形和损坏。
2）发电机调压过程：由电磁感应定律E=L*dφ/dt可知改变等式右侧任意一个参数就可以改变 感应电势E，但一般L不可改变，同步发电机磁力线切割速度不可改变，所以一般通过改变 磁通强度（磁力线密度）来调整电压，要改变磁通强度必先改变励磁电流强度，也就是平 时改变可控硅导通角。
水轮发电机结构及工作原理介绍_图文
– 磁极铁芯分实心和叠片两种结构。
– 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。
– 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。
水电站水轮发电机组的基本结构及安装过程
导轴 护盖 转轮
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
注：
1.图中没有安装轮叶 操作架；
2.图中没有标出所有 的连接螺钉和轴套。
转轮体吊装
吊装步骤：
1. 安装转轮体吊具，同时安装 转轮悬挂装置；
2. 用桥机将转轮体吊入机坑指 定位置；
装配步骤：
4. 将活塞装配体装入轮毂； 5. 安装轮叶接力器缸体； 6. 安装M160×4连接螺杆；
7. 安装M160×4螺母，采用螺 栓拉伸器紧固螺母，保证缸体 与轮毂连接可靠。
缸体与轮毂之间应该装有 橡皮密封圈（图中没有表 示其安装过程），保证油 缸那中压力油不外漏。
轮叶操作机构
铜瓦
枢轴
转臂
铸铁瓦
2.调整导叶位置，使得每个导叶基本垂直，待导叶调整完成 以后加装限位块。
与支持盖 接合部位
顶盖
导叶套筒 安装孔
作用：
1. 固定导水机构； 2. 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。
水力机组的基本结构及安装过程
1. 混流式 2. 轴流式 3. 其他 4. 发电机
华北水利水电学院 水动组
1. 混流式
低水头混流式水轮机转轮 高水头混流式水轮机转轮
2. 轴流式
低水头轴流式水轮机转轮
高水头轴流式水轮机转轮
受油器
导叶操作机构
水
顶盖
轮
支持盖