水电厂机械设备经典课件讲解

水电厂机械设备概述 赣江石虎塘航电枢纽

技术培训讲座

目录

一、水轮发电机组的形式和结构原理二、水轮机

五、水电厂主要辅助机械设备

四、水轮机调速器

三、水轮发电机

1、水电厂机械设备组成

2、水轮发电机组的结构原理

3、水轮发电机组的形式

1、工作参数

2、主要类型

3、基本构造

1、形式及作用

2、水轮发电机的结构

3、安装与调整

1、作用和类型

2、调速器的结构

1、油系统

2、水系统

3、气系统

4、其他辅助机械设备

4、型号及标称直径

3、几种常见调速器

第一讲

水轮发电机组的形式和结构原理

第一节

水电厂机械设备组成

第三节

水轮发电机组的形式第二节

水轮发电机组结构原理

水电厂机械设备综述

1.1水电厂机械设备组成

●水电厂机械设备主要包括主机及其辅助系统，以及泄洪、起重、船闸

等辅助设施。

●主机：包括水轮机、发电机。水能作用在水轮机的桨叶上，带动转轮

转动，从而带动发电机旋转产生电能。

●主机辅助系统：主要指水、油、气系统。

1.2水轮发电机组的结构原理

水轮发电机组可以分为水轮机和发电机，以及水轮机调节系统。

●水轮机：

作用是利用水流的机械能带动发电机旋转。

●发电机：

作用是将水轮机的机械能最终转化为电能。

●水轮机调速器：

作用是调节水流量以调节空载机组的转速和负载时机组的负荷。

1.3水轮发电机组的型式

●水轮发电机组按布置方式分：可分为卧式和立式两种。

●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。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。

●按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种。

第二讲水轮机

第一节工作参数

第三节

第二节

第一节

型号及标称直径

基本构造

主要类型

第二节第三节第四节

水电厂机械设备综述

2.1水轮机工作参数

定义：

反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。

水轮发电机组原理图

2.1.1水头

●由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，

基本参数：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，工作力矩M、机组转速n。

●水头

●毛水头＝上游水位－下游水位H M=E U－E D

●最大工作水头： Hmax=Z正-Z下min-hI-A

●最小工作水头： Hmin=Z死-Z下max-hI-A

●设计水头(计算水头) Hr：水轮机发额定出力时的最小水头。

●平均水头： Hav =Z上av-Z下av

2.1.2流量、出力、效率

流量(m3/s)

单位时间内通过水轮机的水量Q 。

Q 随水头H 、出力N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定；

当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。

在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r 出力(水轮机的输出功率)N ：

指水轮机轴传给发电机轴的功率。

水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：Nw ＝9.81QH 水轮机的输出功率：N ＝Nw η＝9.81QHη 效率：

η=N /N w ，一般η=80%~95%

ηηQH N N w 81.9==

2.1.3工作力矩和转速

●工作力矩和转速

●水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达

●式中M——主轴力矩；

●ω——水轮机旋转角速度，

●n——转速，n=3000/p；

●p ——发电机磁极对。

2.2水轮机主要类型

水轮机主要类型有反击式和冲击式

水轮机总分类图

2.2.1反击式水轮机

●反击式水轮机

●定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机

●特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在同

一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，水流充满转轮室。

●原理：水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，其反

作用力作用于每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。

●混流式水轮机

●特征：水流流经转轮叶片时，从径向流入，而从轴向流出。

●适用范围：H=30-450m , 最高水头已接近700m，单机容量：几万kW到几十万kW

。

●特点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。

●三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。是世界上单机容量最大的

机组。

●五凌电力有限公司的五强溪、碗米坡、三板溪等厂采用混流式水轮发电机组。

●混流式水轮机

●主要构成部件

蜗壳、座环、导水机构、转轮、尾水管等。

蜗壳：使水流产生圆周运动，并引导水流均匀地、轴对称地进入水轮机。

●座环：位于导水叶的外围。由上、下环和立柱组成。

●作用：是水轮机的骨架，承受机墩及机架传来的荷载，并传到下部基础；支承活动导叶；故必须有足够的强度和刚度。

●断面设计：流线形，保证强度、刚度。