水电站导水机构基本结构及作用
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《水轮机》
水电站导水机构基本结构及作用
导水机构（导叶）
一、导水机构的作用
1.按照电力系统所需的功率调节水轮机流 量;
2.形成与改变进入转轮的水流环量;
3.在导叶关闭时,使水轮机停止运行,并在 机组甩负荷时防止产生飞逸。
•
• 二、水轮机流量方程 水 流 速 度 图
• 水轮机基本方程式
•
Hs
六、导水机构的工作原理
图示所在位置是导叶正处于中间开度，当接力器腔体 内接受调速器系统送来的压力油后，便可控制接力器的推 拉杆，改变导叶的开度，达到调节流量的目的。
1.导叶 2.转臂 3.连杆 4.控制环
• 导水机构的动作过程
七、导水机构部件
1．导叶结构
（1）导叶。导叶是导 水机构的主要组成部 件，均匀分布于转轮 的外围、底环和顶盖 之间。导叶的断面形 状为翼型，首端较厚， 尾端较薄，这样即可 以保证强度又可以减 少水力损失。导叶一 般由导叶体和导叶轴 组成。
1 g
(u1vu1
u2vu2 )
•
Hs
g
(vu1r1
vu2r2 )(2-42)(2-43)水轮机流量方程
Q
r22
gH
1
2 b0
ctg0
r2 A2
ctg2
三、水轮机流量调节的途径
1.改变导水叶的高度，这是一种节流调节方式， 易造成水头损失。 2.改变导叶出口角。这是水轮机普遍采用的调节 方式。 3.改变浆叶出口角。仅适用于导叶固定而浆叶能 改变叶片角度的轴流式水轮机。
3. 圆锥式导 水机构。 导叶轴线 与水轮机 轴线成一 锥角布置 的圆锥式 导水机构。 常用于灯 泡式贯流 机组
• 圆锥式导水机构实物
五、导水机构的组成
主要组成部分有顶盖、底环、控制环、导叶、导 叶套筒、导叶传动机构（包括导叶臂、连杆、连 接板）和接力器等部件组成。
1、4、6尼龙轴瓦 2 底环 3 导叶 5 轴套 7 顶盖 8 连接板 9 转臂 10 分半键 11剪断销 12 连杆 13推拉杆 14 控制环 15 支座 16 补气阀 17 端盖及调节螺钉
• 导叶的轴颈密封
• 导叶的调整
导叶上、下端面和顶盖、 底环之间的间隙调整，由 调整螺钉（吊起螺钉）完 成。
导叶关闭后导叶之间的间隙 （密封）由连杆上的连接螺栓 调整，由紧固螺母锁紧。
调整螺栓
分半键
剪断销
• 圆锥式导水机构实物
3. 传动机构
作用：传递接力器压力油的作用力，使导叶转动，以达到 开、关导叶，实现调节机组流量的目的。
（1）叉头式传动机构。
（2）控制环
接力器（看不见）
控制环
真空破坏阀
推拉杆
连杆
八、安全装置 剪断销
作用：在导叶关闭过程中如遇异物卡 住，传动操作力将急剧增大，当应力 增大到正常应力的1.5倍时，剪断销首 先剪断，以保护其它传动件不受损坏。
真空破坏阀
在导叶关闭时，破坏顶盖下部 的真空状态，减小由反水锤对机 组造成的损害。
结论：通常转浆式机组采用方式2、3组合形式， 而浆叶固定的水轮机采用方式2调节流量。
四、导水机构的型式
1.圆柱式导水 机构这种 结构的导 水机构制 造方便， 能保证水 轮机有足 够高的效 率，因而 获得了广 泛采用。
2. 径向式导水机构。导叶轴线与机组轴线垂直的 径向式导水机构示意图，这种导水机构一般用于 贯流式水轮机中。
复习题
• 1 导水机构的作用是什么? • 2 调节水轮机流量的途径有几种? • 3 圆柱式导水机构有哪些主要组成部件? • 4 导叶之间的间隙如何调整? • 5 导叶为什么要加密封? • 6 剪断销的作用是什么? • 7 为什么要装设真空破坏阀?
正在安装的导叶(顶盖尚未就位)
2.导叶密封结构
导叶立面间隙密封
结构（a）缺点是橡 胶条被水冲走后， 泄漏量反而增加；
图(b）所示 为装设密封橡 胶条 对于高 水头电站宜装 设密封压条， 以防高压水流 冲走密封条。
导叶端面密封 导叶的端面 密封如图所示， 一般也用橡胶 条密封；
U型密封
L型密封 O型密封
水电站导水机构基本结构及作用
导水机构（导叶）
一、导水机构的作用
1.按照电力系统所需的功率调节水轮机流 量;
2.形成与改变进入转轮的水流环量;
3.在导叶关闭时,使水轮机停止运行,并在 机组甩负荷时防止产生飞逸。
•
• 二、水轮机流量方程 水 流 速 度 图
• 水轮机基本方程式
•
Hs
六、导水机构的工作原理
图示所在位置是导叶正处于中间开度，当接力器腔体 内接受调速器系统送来的压力油后，便可控制接力器的推 拉杆，改变导叶的开度，达到调节流量的目的。
1.导叶 2.转臂 3.连杆 4.控制环
• 导水机构的动作过程
七、导水机构部件
1．导叶结构
（1）导叶。导叶是导 水机构的主要组成部 件，均匀分布于转轮 的外围、底环和顶盖 之间。导叶的断面形 状为翼型，首端较厚， 尾端较薄，这样即可 以保证强度又可以减 少水力损失。导叶一 般由导叶体和导叶轴 组成。
1 g
(u1vu1
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Hs
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(vu1r1
vu2r2 )(2-42)(2-43)水轮机流量方程
Q
r22
gH
1
2 b0
ctg0
r2 A2
ctg2
三、水轮机流量调节的途径
1.改变导水叶的高度，这是一种节流调节方式， 易造成水头损失。 2.改变导叶出口角。这是水轮机普遍采用的调节 方式。 3.改变浆叶出口角。仅适用于导叶固定而浆叶能 改变叶片角度的轴流式水轮机。
3. 圆锥式导 水机构。 导叶轴线 与水轮机 轴线成一 锥角布置 的圆锥式 导水机构。 常用于灯 泡式贯流 机组
• 圆锥式导水机构实物
五、导水机构的组成
主要组成部分有顶盖、底环、控制环、导叶、导 叶套筒、导叶传动机构（包括导叶臂、连杆、连 接板）和接力器等部件组成。
1、4、6尼龙轴瓦 2 底环 3 导叶 5 轴套 7 顶盖 8 连接板 9 转臂 10 分半键 11剪断销 12 连杆 13推拉杆 14 控制环 15 支座 16 补气阀 17 端盖及调节螺钉
• 导叶的轴颈密封
• 导叶的调整
导叶上、下端面和顶盖、 底环之间的间隙调整，由 调整螺钉（吊起螺钉）完 成。
导叶关闭后导叶之间的间隙 （密封）由连杆上的连接螺栓 调整，由紧固螺母锁紧。
调整螺栓
分半键
剪断销
• 圆锥式导水机构实物
3. 传动机构
作用：传递接力器压力油的作用力，使导叶转动，以达到 开、关导叶，实现调节机组流量的目的。
（1）叉头式传动机构。
（2）控制环
接力器（看不见）
控制环
真空破坏阀
推拉杆
连杆
八、安全装置 剪断销
作用：在导叶关闭过程中如遇异物卡 住，传动操作力将急剧增大，当应力 增大到正常应力的1.5倍时，剪断销首 先剪断，以保护其它传动件不受损坏。
真空破坏阀
在导叶关闭时，破坏顶盖下部 的真空状态，减小由反水锤对机 组造成的损害。
结论：通常转浆式机组采用方式2、3组合形式， 而浆叶固定的水轮机采用方式2调节流量。
四、导水机构的型式
1.圆柱式导水 机构这种 结构的导 水机构制 造方便， 能保证水 轮机有足 够高的效 率，因而 获得了广 泛采用。
2. 径向式导水机构。导叶轴线与机组轴线垂直的 径向式导水机构示意图，这种导水机构一般用于 贯流式水轮机中。
复习题
• 1 导水机构的作用是什么? • 2 调节水轮机流量的途径有几种? • 3 圆柱式导水机构有哪些主要组成部件? • 4 导叶之间的间隙如何调整? • 5 导叶为什么要加密封? • 6 剪断销的作用是什么? • 7 为什么要装设真空破坏阀?
正在安装的导叶(顶盖尚未就位)
2.导叶密封结构
导叶立面间隙密封
结构（a）缺点是橡 胶条被水冲走后， 泄漏量反而增加；
图(b）所示 为装设密封橡 胶条 对于高 水头电站宜装 设密封压条， 以防高压水流 冲走密封条。
导叶端面密封 导叶的端面 密封如图所示， 一般也用橡胶 条密封；
U型密封
L型密封 O型密封