水轮机分类
水轮机分类
水轮机分类水轮机是一种利用水能转换成机械能的装置。
根据不同的分类标准，水轮机可以分为多种类型。
本文将从不同的分类角度出发，介绍常见的水轮机类型及其特点。
一、按照叶轮结构分类1. 悬臂式水轮机悬臂式水轮机是一种叶轮只有一侧有叶叶片的水轮机。
它的主要特点是叶轮只有一侧有叶片，叶轮的另一侧是空的，因此在水流作用下，叶轮只能单向旋转。
悬臂式水轮机的结构简单，但效率较低，主要用于小型水电站。
2. 双向逆流式水轮机双向逆流式水轮机是一种具有两个反向旋转叶轮的水轮机。
它的主要特点是叶轮有两个，水从叶轮中央进入，流经两个叶轮，最后从中央排出。
双向逆流式水轮机的效率较高，但制造难度大，主要用于中小型水电站。
3. 直径式水轮机直径式水轮机又称离心式水轮机，是一种叶轮直径较大的水轮机。
它的主要特点是叶轮直径较大，水流进入叶轮后，被离心力推向叶轮的外侧，从而产生动能。
直径式水轮机的效率较高，主要用于大型水电站。
二、按照水流方式分类1. 活塞式水轮机活塞式水轮机是一种利用水流压力推动活塞运动的水轮机。
它的主要特点是利用水流压力差推动活塞运动，从而产生机械能。
活塞式水轮机结构简单，但效率较低，主要用于小型水电站。
2. 喷嘴式水轮机喷嘴式水轮机是一种利用水流喷射推动叶轮旋转的水轮机。
它的主要特点是水从喷嘴射出，喷嘴的高速流体作用于叶轮，产生动能。
喷嘴式水轮机效率较高，但需要较高的水压力，主要用于中小型水电站。
3. 引水式水轮机引水式水轮机是一种利用水流引导叶轮旋转的水轮机。
它的主要特点是利用引水管将水引导到叶轮处，通过叶片的旋转产生动能。
引水式水轮机结构复杂，但效率高，主要用于大型水电站。
三、按照安装方式分类1. 泄流式水轮机泄流式水轮机是一种安装在水流强劲的水流中，利用水流直接推动叶轮旋转的水轮机。
它的主要特点是安装简单，但需要有足够的水源。
泄流式水轮机主要用于山区、河流等水源丰富的地区。
2. 水导式水轮机水导式水轮机是一种利用引水管将水引导到叶轮处的水轮机。
水轮机分类
水轮机分类
水轮机分类
一、反击式水轮机
1、各种类型的反击式水轮机都设有进水装置，大、中型立轴反击式水轮机的进水装置一般由蜗壳、固定导叶和活动导叶组成，蜗壳的作用是把水流均匀分布到转轮周围，反击式水轮机都设有尾水管，其作用是：回收转轮出口处水流的动能；把水流排向下游；当转轮的安装位置高于下游水位时，将此位能转化为压力能予以回收；
2、轴流式水轮机适用于较低水头的电站，在相同水头下，其比转数较混流式水轮机为高，轴流定桨式水轮机的叶片固定在转轮体上。
一般安装高度在3-50m，叶片安放角不能在运行中改变，结构简单，效率较低，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，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%。
典型例子就是葛洲坝；
3、贯流式水轮机的导叶和转轮间的水流基本上无变向流动，加上采。
水轮机的基础知识
水轮机的基础知识水轮机的一些基础知识要点：1. 工作原理：水轮机通过水流对其内部转轮叶片的作用力而转动，将水流的动能和势能（位能）转化为机械能。
2. 分类：根据转换水流能量方式的不同，水轮机主要分为两大类：冲击式水轮机：如水斗式、斜击式和双击式等，这类水轮机的特点是水流在进入转轮前已转变为高速射流，直接冲击转轮叶片以做功。
反击式水轮机：包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式等，其特点是水流在通过转轮叶片时，压力和速度同时发生变化，水流充满整个转轮通道，在流动过程中持续作用于叶片上。
3. 主要部件：转轮（Runner）：是水轮机中直接接受水流能量并将其转化为旋转运动的关键部件。
导叶（Guide Vanes）：用于调节水流方向和速度，控制进入转轮的水流状态，从而影响水轮机的工作效率和稳定性。
压力管道或蜗壳（Spiral Case）：将上游水库中的水引入水轮机，并调整水流到合适的参数供转轮使用。
尾水管（Draft Tube）：作完功后的水流出转轮后，通过尾水管逐渐减压并将剩余能量转化为低速水流排出，减少能量损失。
4. 工作参数：工作水头（Head）：即水流从上游至下游的高度差，它代表了水流的位能大小。
流量（Discharge 或 Flow Rate）：单位时间内通过水轮机的水量，反映了水流的能量密度。
输出功率（Power Output）：由水头和流量共同决定，水头越高、流量越大，则水轮机输出的功率也越大。
5. 应用场合：水轮机广泛应用于水电站，根据不同的水头和流量条件选择不同类型的水轮机设计，以达到最优的能源转化效率。
6. 性能指标：效率（Efficiency）：衡量水轮机能量转化好坏的重要参数，通常指水轮机的有效功率与输入水流总能量之比。
稳定性（Stability）：反映水轮机在各种工况下运行的稳定程度。
7. 发展历史：水轮机的历史悠久，早在古代中国就有利用水轮驱动磨坊等器械的记载，现代水轮机则经过不断的科技创新，设计和制造技术日益成熟，效能不断提升。
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
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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。
水轮机及讲解
Pelton turbine
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各型水轮机适用不同水头范围对应不同转 轮形状
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1.3 水轮机的基本构造
• 反击式水轮机通常由四大部分组成
– 进水部件：蜗壳 和座环 – 导水部件：导叶及其传动机构 – 工作部件：转轮 – 泄水部件：尾水管
• 这四大部分对于不同类型的水轮机各不完 全相同，有着自身的特点
水力发电系统组成：水电站建筑物、水力 机械、电器设备
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水力发电过程能量转换：水能—机械能— —电能
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本课程的主要内容
• 水电站是水利枢纽的一个重要组成部分，是利 用水力资源发电的场所，是建筑物、水、机、 电的综合体。
– 进水及引水建筑物（进水口、引水隧洞、压力管 道）——
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1.5 水流在反击式水轮机中的运动
水流在转轮中的运动是三维复合运动
叶片表面：三维扭曲面 叶道：三维扭曲空间 转轮：绕主轴旋转 所以水流在反击式水轮机 转轮中的运动是一个复杂 的三维空间的复合运动
相对运动、牵连运动 和绝对运动
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分析水流在水轮机中的运动要作假定
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引水部件—蜗壳和座环
• 蜗壳（和座环）
– 蜗壳的作用主要是使水流以较小的水力损失均匀对 称地流入转轮；座环起加强蜗壳的刚度并传递上部 结构力的作用。
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引水部件—蜗壳和座环
• 蜗壳（和座环）
– 蜗壳的作用主要是使水流以较小的水力损失均匀对 称地流入转轮；座环起加强蜗壳的刚度并传递上部 结构力的作用。
水轮机发电机的分类
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。
全国水轮机标准
全国水轮机标准一、水轮机分类与型号水轮机按照工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。
冲击式水轮机根据喷嘴数量和布置方式又分为单喷嘴、双喷嘴和多喷嘴几种，反击式水轮机则根据转轮叶片形状和布置方式分为轴流式、混流式、斜流式和贯流式四种。
型号是水轮机在标准额定工况下的性能参数和尺寸规格的简称，由机组的额定转速、额定流量、额定功率、吸出高度等参数组合而成。
如冲击式水轮机的型号是“HLI36-L21/1000”，其中H表示水轮机，L表示立式，I表示单喷嘴，36表示设计序号，L2表示转轮叶片进口位置相对于下止水面高度为2米，1000表示额定转速为1000转/分钟。
反击式水轮机型号是“HL123-L7.7/2250”，其中H表示水轮机，L表示立式，123表示设计序号，L7.7表示转轮叶片进口位置相对于下止水面高度为7.7米，2250表示额定转速为2250转/分钟。
二、水轮机设计规范设计规范是进行水轮机设计的准则和基础，包括水轮机的结构形式选择、过流通道设计、转轮叶片设计、导水机构设计、接力器设计、调速器设计等方面。
在设计中应充分考虑设备的适用性、高效性、可靠性和经济性，以满足不同工况下的性能要求。
三、水轮机材料标准水轮机材料应具有足够的强度、耐腐蚀性和耐磨性，以保证在运行过程中不发生断裂、变形和磨损等现象。
常用的材料包括铸钢、铸铁、合金钢、不锈钢等。
对于不同材料的使用范围和使用条件应严格执行相应的标准规范。
四、水轮机制造与装配标准制造与装配标准是保证水轮机产品质量的关键环节，包括制造工艺流程、装配工艺流程、质量检验等方面的规定。
在制造过程中应严格控制材料的质量和加工精度，保证转轮叶片与导叶的配合精度以及各部件之间的连接牢固可靠。
在装配过程中应按照规定的顺序和步骤进行组装，确保设备的正确性和可靠性。
五、水轮机性能试验与评价方法性能试验与评价是对水轮机性能的全面检测和评估，包括效率试验、空化试验、动平衡试验等方面。
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。
大中小型水轮机分类标准
大中小型水轮机分类标准
水轮机是一种通过水流驱动的装置，将水能转化为机械能或电能。
按照水轮机的容量和规模，可以将其分为大、中、小型水轮机。
不同国家和地区对水轮机的分类标准可能略有不同，以下是一个常见的分类标准：
1. 大型水轮机：装机容量在10兆瓦（MW）及以上的水轮机。
这类水轮机通常用于大型水力发电站，如大坝、水库等，可以产生大量电能，为国家和地区提供稳定的电力供应。
2. 中型水轮机：装机容量在1兆瓦（MW）至10兆瓦（MW）之间的水轮机。
这类水轮机适用于中等规模的水力发电项目，如中小型水库、河流等。
它们在满足当地电力需求的同时，也可以为电网提供一定的支持。
3. 小型水轮机：装机容量在1兆瓦（MW）以下的水轮机。
这类水轮机通常用于小型水力发电项目，如微型水库、农村、山区等。
它们的投资成本相对较低，适合在分散式能源系统中应用。
需要注意的是，不同国家和地区对水轮机的分类标准可能有所差异。
在具体应用中，需要参考当地的标准和规定来选择合适的水轮机类型。
水轮机常识
纵观国内、外混流式水轮发电机组，运行中最容易出现空蚀、振动、轴承温升过 高、密封漏水等问题。经过多年探索和不断革新，我公司已完全掌握了解决以上问题的 办法，每一个电站均可根据其具体特点，采取相应的对策。
贯流式：适用于低水头的机组 贯流式水轮机可用于 0.5－30ｍ的水头范围，过水能力大，效率较高，缺点是密封止 水及绝缘要求高，适用于平原地区低水头大流量的电站和潮汐电站。
2、工作原理：
A、反击式：把水流能量转换成压能，在转轮叶片前后形成压差，使转轮旋转， 把水流的能量转换成转轮旋转的机械能。 B、冲击式：高压水流通过喷嘴变为具有动能的自由射流冲击转轮叶片，并形成 旋转力矩使转轮转动。
近年来，我公司还广泛采用加拿大赛龙轴承公司研制的赛龙 SXL 材料取代耐磨橡 胶。赛龙 SXL 是一种具有弹性的聚合物非金属材料，其特有的聚合物结构具有所有超高 性能橡胶的基本性能，极具弹性，且有自润滑能力，能极大地降低摩擦系数，比橡胶能 承受更高的压力及耐磨耐腐蚀能力。最突出的优点是经久耐磨、寿命极长，不用经常更 换密封块，且可以通过机械加工成形。该材料密封块在贵州 2 台单机 40MW、云南 2 台 单机 60MW、土耳其 4 台单机 50MW 的机组中使用，受到用户较高的评价。
作用是：有效地阻挡尾水管中的水从主轴与顶盖之间的间隙上 溢，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。
主轴密封形式多种多样，如平板密封（映站）、端面密封、螺旋 （水泵）密封、滑动架密封等。
检修密封是当机组检修、检查或由于主轴密封损坏时投入的一种 密封，又称空气围带；当投入时压缩空气进入空气围带，使空气围带的凸 出部位抱紧水导旋转油盆与之配合的加工面或大轴法兰，切断尾水以防水 淹水车室。
第一章 水轮机的类型构造及工作原理
世界上最高水头的混流式可逆水轮机装于南斯拉夫巴伊 纳巴什塔电站,水头为600.3米，水泵扬程为 623.1米， 单机功率为315兆瓦。
四川农业大学水建系
利用水流的势能和动能进行工作； 转轮完全淹没在密闭的水体中。
总结：水轮机的分类
混流式 轴流式 反击式 轴流转浆式 斜流式 全贯流式 贯流式 灯泡式 轴伸式 竖井式 轴流定浆式
座环（Stay ring）
四川农业大学水建系
三峡水轮机座环，重达 300多吨，竖立的是座环固定导叶， 内侧安装活动导叶，座环中间安装水轮机转轮。
四川农业大学水建系
导水机构（distributor ）
功用：
①引导水流按一定方向进入转轮； ②形成与改变进入转轮的速度环量； ③根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力； ④关机时截断水流。
第一节 水轮机主要类型 第二节 水轮机工作参数
第三节 水轮机的基本构造
第四节 水轮机型号 第五节 水流在反击式水轮机转轮中的运动
第六节 水轮机的基本方程式
第七节 水轮机效率及最优工况
四川农业大学水建系
本节课教学内容及教学要求
1
水轮发电机组的基本概念
掌握水轮发电机组的基本概念。
水轮机 水斗式 冲击式
利用水流的动能进行工作 四川农业大学水建系 转轮露在空气中。
半贯流式
双击式 斜击式
小结
四川农业大学水建系
第二节 水轮机的工作参数
1 、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。 2 、水轮机的基本工作参数主要有水头、流量、转速、出 力、效率。
2 、冲击式水轮机：主要利用水流的动能做功的水轮机。 冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同分为水斗式、斜击式 和双击式。
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。
水能的组成,反击式、冲击式水轮机的分类、工作原理及特点
第一节 水轮机的主要类型
水能构成
动能 位置势能
压力势能
第一节 水轮机的主要类型
运动的水体
动能
势能
水力机械旋转运动
压力势能 位置势能
第一节 水轮机的主要类型
水能减少（水轮机） 水力原动机
水能
机械能
水力工作机 水能增加（水泵）
第一节 水轮机的主要类型
水轮机发电机组工作原理
第一节 水轮机的主要类型
水电站
第一篇 水轮机 第二篇 水电站输水系统
第三篇 水电站厂房
第一节 水轮机的主要类型
第一节 水轮机的主要类型
水力机械（hydraulic machinery）：将水流的运动及能量与机械的运动及能量进行 转换的机器
水轮机（hydraulic turbine）：将水流的能量转换为旋转机械能的水力原动机 水泵（pump）：将机械能传递给水流，使水流的能量增加的水力工作机
H
(zA
pA
A v 2A 2g
)
(zB
pB
B v 2B 2g
)
一、水头 （Head）
第二节 水轮机的工作参数
毛水头Hg (gross head)：水电站上下游水位之差，单位：m
H g EU ED ZU Z D
落差
一、水头 （Head）
第二节 水轮机的工作参数
最大水头Hmax: 允许水轮机运行的净水头的最大值，单位： m 。对水轮机结构的强度设计有决定性的影响。
翼型
第一节 水轮机的主要类型
一、反击式水轮机( Reaction turbine)
环列叶栅绕流 蜗壳、导叶、尾水管等部件与优化形状和尺寸的环列叶栅配合， 使得反击式水轮机高效率、高稳定性地利用水能
水轮机水泵及辅助设备
水轮机水泵及辅助设备水轮机概述水轮机是一种利用水能产生机械功的装置，是水力发电的核心设备之一。
它将水的流动能量转化为旋转能量，进而驱动发电机发电。
水轮机的工作原理是通过水流的冲击力和能量转换实现旋转，常见的水轮机类型包括垂直轴水轮机和水平轴水轮机。
水轮机水泵水轮机水泵是水轮机系统中的关键设备，主要用于将水从水库或水源引入水轮机。
水泵的作用是将水提升到一定高度，以满足水轮机正常运转所需的水头压力。
水泵分类水泵可以根据其工作原理和结构形式进行分类。
常见的水泵类型有离心泵、容积泵、混流泵和轴流泵。
•离心泵是利用离心力将水推向出口的泵，适用于大流量低扬程的工况。
•容积泵是通过变换泵腔体积实现输送水的泵，适用于高压高流量的工况。
•混流泵是结合容积泵和离心泵特点的泵，适用于中等流量中等扬程的工况。
•轴流泵是将水沿轴线方向推流的泵，适用于大流量高扬程的工况。
水泵性能参数衡量水泵性能的主要参数包括扬程、流量和效率。
•扬程是指水泵将水提升的高度差，通常以米或千米来表示。
•流量是指水泵单位时间内输送的水量，通常以升/秒或立方米/小时来表示。
•效率是指水泵将输入能量转化为有用能量的比例，通常以百分比来表示。
水轮机水泵的选择应根据水轮机的安装位置、水头、流量等因素综合考虑，以确保水泵能够满足水轮机的运行需求。
辅助设备水轮机系统还需要一些辅助设备来保障其正常运行和维护。
水泵控制系统水泵控制系统是用于控制水泵的自动化系统，包括水泵启停控制、调速控制和保护控制等功能。
通过水泵控制系统，可以根据实际需要实现水泵的自动运行和远程监控。
进口调节阀进口调节阀用于调节水泵进口的水流量和水压，以保持水轮机系统的平稳运行。
进口调节阀通常根据水轮机的负荷情况自动调节水流量，确保系统能够以最佳工况运行。
出口闸门出口闸门用于调节水轮机出口的水流量和水头，以满足电网对电力的需求。
出口闸门的开关操作可以通过水轮机控制系统进行远程控制。
冷却系统水轮机在运行过程中会产生热量，为了保证设备的安全稳定运行，需要采用冷却系统对水轮机进行冷却。
水轮机的分类
水轮机的分类水轮机是一种将水流能转化为机械能的装置，广泛应用于水力发电、水泵和水压机等领域。
根据不同的分类标准，水轮机可以分为以下几种类型。
一、按照水轮机的工作方式分类1. 响应式水轮机：也称为反应式水轮机，是最常见的一种水轮机。
它利用来自水流的冲击和压力来驱动水轮转动。
响应式水轮机适用于水流较大、水头较高的场所，如大型水电站。
2. 冲击式水轮机：冲击式水轮机利用水流的冲击力来推动水轮旋转。
它适用于水流较小、水头较低的场所，如小型水力发电站。
二、按照水轮机的装置方式分类1. 垂直轴水轮机：水轮机的轴线与水平面垂直，水流从轮盘的中心进入，然后从轮盘的边缘排出。
垂直轴水轮机适用于水流较大、水头较高的场所。
2. 水平轴水轮机：水轮机的轴线与水平面平行，水流从轮盘的一侧进入，然后从轮盘的另一侧排出。
水平轴水轮机适用于水流较小、水头较低的场所。
三、按照水轮机的叶轮形状分类1. 斜流水轮机：斜流水轮机的叶轮叶片呈斜向布置，水流从叶片的一侧进入，然后从叶片的另一侧排出。
斜流水轮机适用于水流较大、水头较高的场所。
2. 混流水轮机：混流水轮机的叶轮叶片呈螺旋状布置，水流既从叶片的内侧进入，也从叶片的外侧排出。
混流水轮机适用于水流较小、水头较低的场所。
四、按照水轮机的功率分类1. 小型水轮机：小型水轮机的功率一般在几千瓦到几十万瓦之间。
它适用于小型水力发电站、农村生活用水等场所。
2. 中型水轮机：中型水轮机的功率一般在几十万瓦到几百万瓦之间。
它适用于中型水力发电站、工业用水等场所。
3. 大型水轮机：大型水轮机的功率一般在几百万瓦到几千万瓦之间。
它适用于大型水力发电站、水压机等场所。
五、按照水轮机的安装方式分类1. 固定式水轮机：固定式水轮机是通过固定在地面或混凝土坝上来安装的。
它适用于水流较大、水头较高的场所。
2. 浮动式水轮机：浮动式水轮机是通过浮筒或浮船来支撑和安装的。
它适用于水流较小、水头较低的场所。
六、按照水轮机的特殊用途分类1. 波浪能水轮机：波浪能水轮机是一种利用海洋波浪能量来发电的水轮机。
第三课 水轮机构造
③出力（kW）：水轮机主轴输出的功率。
额定出力
④效率（%）：
容积效率
水力效率
机械效率
⑤转速（r/min）：水轮机转轮在单位时间内旋转的周数。
同步转速
⑥工作力矩M（N·m），其中，ω为水轮机旋转角速度(rad/s)
我站的水轮机型号为HL123-LJ-225表示混流式水轮机，转轮型号为123，立轴、金属蜗壳，转轮直径为225。
主轴与转轮的连接：用法兰连接，为防止机组运行中螺栓头部掉落，保证运行人员安全，在联轴法兰处通常装有保护罩。
3、导水机构：分圆柱式、圆锥式和径向式三类导水机构，其组成主要由操作机构（接力器及其锁锭装置、推拉杆等）、传动机构（控制环、连杆、连接板和键等）、构造机构（导叶）和支撑机构（顶盖、底环及轴承等）四部分组成。
C）推拉杆
2)传动机构：用来转动导叶，达到调节流量的目的。
分类：叉头式、耳柄式
工作原理：当控制环转动时，通过叉头连杆、连接臂而带动导叶臂动作，最后使导叶传动，从而达到调节流量的目的。
控制环：将接力器推拉杆的操作力传给导叶，使之转动。
剪断销：正常情况下，剪断销有足够强度带动导叶传动，当导叶被卡住时，所需操作力增加，由于剪断销结构上有一最弱断面，当应力提高到1.5倍时，它首先剪断，保护其它传动部件不受损害。此剪断销剪断后，并不影响其它的导叶关闭，所以机组仍然可以安全运行。连接臂和导叶臂通过剪断销连接在一起。
反击式水轮机与冲击式水轮机的最大区别是，反击式水轮机全部被水淹没，而冲击式水轮机只有部分或全部没被水淹没。
我厂属于反击式水轮机。
§2.1水轮机的类型和构造
一、水轮机的工作参数
①工作水头（m）：水流在水轮机进口、出口的比能差，也称静水头。
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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水轮机分类
一、水轮机分类
水轮机是将水能转换成机械能的一种原动机。
它驱动发电机，将旋转的机械能转变为电能。
水轮机和发电机的联合体又称水轮发电机组（简称机组）。
水轮机的工作状况取决于水电厂的工作水头和流量。
由于水头和流量的变化范围很大，因而水轮机的类型也很多。
（一）按水流能量转换特征分类
按水流能量转换的特征，水轮机可分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机特点是：转轮位于水流流经的整个通道中，在同一时间内，所有转轮叶片的通道都有水流通过。
水流流经叶片通道后，流速大小和方向都发生了变化，这种变化反映了水流的动量的变化。
这个动量的变化是转轮作用于水流产生的，因而水流对转轮有个反作用力，这个反作用力推动转轮旋转。
这种利用水流的反作用力推动转轮旋转的水轮机，称为反击式水轮机。
冲击式水轮机的特点是：当水流流经转轮时，不像反击式水轮机那样整个转轮位于水流流经的通道中，只有部分转轮叶片充满了水，其余部分则处在大气之中。
水流以射流形式冲击转轮。
冲击式水轮机实际上是利用水流的动能推动转轮旋转。
而且在同一时间内水流只冲击着部分水斗。
所以利用水流冲击的动能推动转轮旋转的水轮机，称为冲击式水轮机。
反击式水轮机多用于中、低水头水电厂，冲击式水轮机多用于高水头水电厂。
（二）按水轮机结构形式分类
水轮机按结构形式的不同又可分为以下几种类型：
二、混流式水轮机的构造
混流式水轮机又称法兰西斯水轮机，是目前应用最广泛的一种水轮机。
其所以称之谓混流式是因为水流在转轮中的流动过程是辐向进轴向出。
大中型混流式水轮机一般为立式装置，小型为卧式装置。
立式装置有利于尾水管的布置，也便于机组的安装和检修，可减小厂房的平面尺寸。
大型混流式水轮机适用于水头1/—;//3，单机容量已由几十千瓦发展到几十万千瓦，白山水电厂采用我国自行设计制造的单机容量为6//<9 的混流式水轮发电机。