第六章水轮机的导水机构
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二、不同导叶翼型对环量的影响
环量的计算
2vu r
Q Q ctg ra ctg 进口环量 a 2vua ra 2 2b0ra b0 Q Q 出口环量 0 2vu 0r0 2 ctg 0 r0 ctg 0 2b0r0 b0
流经导叶后，环量的变化量 Q (ctg ctg 0 ) b0
能源动力工程学院 何宝海
第二节 径向式导水机构的几何参数
6.导叶开度 a0
反映导叶安放位置的参数，其大 小为从一个导叶的出口边到相邻 导叶体的最短距离。
径向开度、相对开度、最大开度、 最大可能开度和最优开度。 径向开度
Dr a0 r z0
导叶位于径向位置 时尾部圆直径
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Q H h vu1r1 vu 0 r0 vr 0ctg 0 r0 ctg 0 2b0
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g
第二节 径向式导水机构的几何参数
Q Hh ctg 0 2b0
2n 60 Qn b0tg 0 60Hh g
g
由此看出：在其它条件相同时， 导叶出口角越大，水轮机过流量 越大。
第二节 径向式导水机构的几何参数
1.导叶高度 b0
比速和应用水头的关系，还要考虑强度要求。 相对导叶高度
b0 0.1 ~ 0.5
2.导叶数目Z0
一般大型水轮机，为了使其有较高的效率，选取较多的导 叶数，对小型水轮机为简化结构，采用较少的导叶数。
D1 2.25m, z0 24
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第三节 导水机构的工作原理
导水机构的作用：
2
vu 2 wu 2
2
u2
流量调节方程
g Hh vu1r1 vu 2r2
vm 2
v2
w2
其中
由转轮出口速度三角形，得到
vu 2 Baidu Nhomakorabeau2 wu 2
u2 r2
Q vu1r ctg 0 1 vu 0 r 0 vr 0ctg 0 r 0 2b0
4.应便于安装和检修，特别是调正导叶端面和立面间隙时操作 要简便； 5.在停机时应有良好的封水性能； 6.导叶传动机构应灵活，各个零部件之间的磨擦应有良好的润 滑，结构要简单。
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第一节 导水机构的分类
理想的调节机构是工况变化时，仅仅只改变流 量而水头损失极小。
调节水轮机的过流能力，可以通过不同的途径实现： 1.微小型和较小型的水轮机，可以用一个装在进水管的 阀，或转轮前的筒形阀来调节通过水轮机的流量。
Q wu 2 vm 2ctg2 ctg2 F2
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第三节 导水机构的工作原理
代入基本方程式，则有
g
Hh
Q Q ctg 0 r22 ctg 2r2 2b0 A2
整理上式即得到流量调节方程
Q r2 Hh 1 r2 ctg 0 ctg 2 2b0 A2
第六章 水轮机导水机构
第一节 导水机构的分类 第二节 径向式导水机构的几何参数 第三节 导水机构的工作原理 第四节 导叶的类型及选择
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第一节 导水机构的分类
导水机构的结构都应满足下列基本要求： 1.导水机构过流部件的尺寸应与模型水轮机相应部件的尺寸保持 几何相似，过流部件的表面应光滑以减少水力损失； 2.导水机构的最大开度要可靠并应留有一定的裕量，以保证水 轮机有足够的过水能力； 3.导水机构应有安全保护装置，以防止导叶因硬物卡住而引起 主要传动零件破坏和尽快断流防止水轮机飞逸；
t
z0
。
翼弦长度与栅距的比值称为叶栅稠密度。 L 1 .1 一般采用 t
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第二节 径向式导水机构的几何参数
5.导叶出口角0
导叶出口边处骨线与圆周方向的 夹角称为导叶出口角。它是决定 水轮机过流量的一个重要参数。 假定出口为法向时，基本方程式 变为 g H h vu1r1 假定转轮进口速度矩等于导叶出 口速度距，则有
可见在水轮机转速和水头不变的情况下，流量的调 节可通过改变三个量来达到：导叶高度，导叶出口 角，以及转轮叶片出口角。（调节流量的方法）
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第四节 导叶的类型及选择
一、导叶翼型的类型
0
负曲率
0
对称型
0
正曲率
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第四节 导叶的类型及选择
第二节 径向式导水机构的几何参数
相对开度：任一开度与径向开度的比值
a0 a0 z0 a0 a0 r D1
同型号的水轮机在相似工况下相对开度相等，据此 D1 z0 M 可进行换算，即： a0 a0 M D1M z0 最优开度：与最高效率相对应的水轮机开度。 a00 最大开度：设计水头下发出额定功率时的水轮机开度。 a0 max 最大可能开度：实际所能开大的最大开度。 max 1.05a0 max a0
2.在水轮机转轮前布置多个导叶,它们在调节时作同步
的绕自身轴线转动，有如百叶窗一样，只改变水流过 水断面面积，水流流径该通道，水头损失很小。
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第一节 导水机构的分类
圆柱式导水机构 圆锥式导水机构 径向式导水机构 斜向式导水机构 轴向式导水机构
圆盘式导水机构
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第四节 导叶的类型及选择
Q (ctg ctg 0 ) b0
负曲率
对称型
正曲率
0
0
环量增加
0
0
环量不变
0
第二节 径向式导水机构的几何参数
3.导叶分布圆直径D0
导叶分布圆直径是水轮机很 重要的结构参数，其值的大 小对机组的体积和重量影响 很大，所以尺寸要尽可能缩 小。
。
D0 D1 1.30 ~ 1.13
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第二节 径向式导水机构的几何参数
4. 弦长 L、栅距 t和叶栅稠密度
按导水机构能紧密关闭的 原则，确定叶栅密度和翼 弦长度。 翼弦长度是指导叶两端点的直线长度。 栅距是指两相邻导叶轴线的距离，可近似 按弧长计算。 D0
环量的计算
2vu r
Q Q ctg ra ctg 进口环量 a 2vua ra 2 2b0ra b0 Q Q 出口环量 0 2vu 0r0 2 ctg 0 r0 ctg 0 2b0r0 b0
流经导叶后，环量的变化量 Q (ctg ctg 0 ) b0
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第二节 径向式导水机构的几何参数
6.导叶开度 a0
反映导叶安放位置的参数，其大 小为从一个导叶的出口边到相邻 导叶体的最短距离。
径向开度、相对开度、最大开度、 最大可能开度和最优开度。 径向开度
Dr a0 r z0
导叶位于径向位置 时尾部圆直径
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Q H h vu1r1 vu 0 r0 vr 0ctg 0 r0 ctg 0 2b0
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g
第二节 径向式导水机构的几何参数
Q Hh ctg 0 2b0
2n 60 Qn b0tg 0 60Hh g
g
由此看出：在其它条件相同时， 导叶出口角越大，水轮机过流量 越大。
第二节 径向式导水机构的几何参数
1.导叶高度 b0
比速和应用水头的关系，还要考虑强度要求。 相对导叶高度
b0 0.1 ~ 0.5
2.导叶数目Z0
一般大型水轮机，为了使其有较高的效率，选取较多的导 叶数，对小型水轮机为简化结构，采用较少的导叶数。
D1 2.25m, z0 24
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第三节 导水机构的工作原理
导水机构的作用：
2
vu 2 wu 2
2
u2
流量调节方程
g Hh vu1r1 vu 2r2
vm 2
v2
w2
其中
由转轮出口速度三角形，得到
vu 2 Baidu Nhomakorabeau2 wu 2
u2 r2
Q vu1r ctg 0 1 vu 0 r 0 vr 0ctg 0 r 0 2b0
4.应便于安装和检修，特别是调正导叶端面和立面间隙时操作 要简便； 5.在停机时应有良好的封水性能； 6.导叶传动机构应灵活，各个零部件之间的磨擦应有良好的润 滑，结构要简单。
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第一节 导水机构的分类
理想的调节机构是工况变化时，仅仅只改变流 量而水头损失极小。
调节水轮机的过流能力，可以通过不同的途径实现： 1.微小型和较小型的水轮机，可以用一个装在进水管的 阀，或转轮前的筒形阀来调节通过水轮机的流量。
Q wu 2 vm 2ctg2 ctg2 F2
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第三节 导水机构的工作原理
代入基本方程式，则有
g
Hh
Q Q ctg 0 r22 ctg 2r2 2b0 A2
整理上式即得到流量调节方程
Q r2 Hh 1 r2 ctg 0 ctg 2 2b0 A2
第六章 水轮机导水机构
第一节 导水机构的分类 第二节 径向式导水机构的几何参数 第三节 导水机构的工作原理 第四节 导叶的类型及选择
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第一节 导水机构的分类
导水机构的结构都应满足下列基本要求： 1.导水机构过流部件的尺寸应与模型水轮机相应部件的尺寸保持 几何相似，过流部件的表面应光滑以减少水力损失； 2.导水机构的最大开度要可靠并应留有一定的裕量，以保证水 轮机有足够的过水能力； 3.导水机构应有安全保护装置，以防止导叶因硬物卡住而引起 主要传动零件破坏和尽快断流防止水轮机飞逸；
t
z0
。
翼弦长度与栅距的比值称为叶栅稠密度。 L 1 .1 一般采用 t
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第二节 径向式导水机构的几何参数
5.导叶出口角0
导叶出口边处骨线与圆周方向的 夹角称为导叶出口角。它是决定 水轮机过流量的一个重要参数。 假定出口为法向时，基本方程式 变为 g H h vu1r1 假定转轮进口速度矩等于导叶出 口速度距，则有
可见在水轮机转速和水头不变的情况下，流量的调 节可通过改变三个量来达到：导叶高度，导叶出口 角，以及转轮叶片出口角。（调节流量的方法）
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一、导叶翼型的类型
0
负曲率
0
对称型
0
正曲率
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第四节 导叶的类型及选择
第二节 径向式导水机构的几何参数
相对开度：任一开度与径向开度的比值
a0 a0 z0 a0 a0 r D1
同型号的水轮机在相似工况下相对开度相等，据此 D1 z0 M 可进行换算，即： a0 a0 M D1M z0 最优开度：与最高效率相对应的水轮机开度。 a00 最大开度：设计水头下发出额定功率时的水轮机开度。 a0 max 最大可能开度：实际所能开大的最大开度。 max 1.05a0 max a0
2.在水轮机转轮前布置多个导叶,它们在调节时作同步
的绕自身轴线转动，有如百叶窗一样，只改变水流过 水断面面积，水流流径该通道，水头损失很小。
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第一节 导水机构的分类
圆柱式导水机构 圆锥式导水机构 径向式导水机构 斜向式导水机构 轴向式导水机构
圆盘式导水机构
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第四节 导叶的类型及选择
Q (ctg ctg 0 ) b0
负曲率
对称型
正曲率
0
0
环量增加
0
0
环量不变
0
第二节 径向式导水机构的几何参数
3.导叶分布圆直径D0
导叶分布圆直径是水轮机很 重要的结构参数，其值的大 小对机组的体积和重量影响 很大，所以尺寸要尽可能缩 小。
。
D0 D1 1.30 ~ 1.13
能源动力工程学院 何宝海
第二节 径向式导水机构的几何参数
4. 弦长 L、栅距 t和叶栅稠密度
按导水机构能紧密关闭的 原则，确定叶栅密度和翼 弦长度。 翼弦长度是指导叶两端点的直线长度。 栅距是指两相邻导叶轴线的距离，可近似 按弧长计算。 D0