水轮机基本技术条件
Fundamental technical requirements
for hydraulic turbines
GB／T 15468—1995
目次
1 主题内容与适用范围
2 引用标准
3 术语、符号
4 技术要求
5 技术保证
6 供货范围和备品备件
7 资料与图纸
8 检验与验收
9 铭牌、标志、包装、运输及保管
10 安装、运行与维护
附录A反击式水轮机效率修正公式（补充件）
附录B水轮机设备的仪表（补充件）
附录C水轮机备品备件表（补充件）
附加说明
1 主题内容与适用范围
本标准为水轮机产品的基本标准，规定了水轮机产品的技术要求与保证、设备供货范围与备品备件、检验与验收、包装、运输及保管、安装、运行和维护等方面的基本要求，是水轮机产品的设计、制造的依据。可供水轮机招标、订货、签订合同条款或技术协议使用。
本标准适用于容量为10MW及以上、转轮直径为1m及以上的混流式、斜流式水轮机以及转轮直径为2m及以上的轴流式水轮机，还适用于容量为10MW及以上的冲击式水轮机。尺寸及容量小于上述条件的可逆式、贯流式水轮机可参照使用。当水轮机产品的性能、结构、运行等方面超出本标准时，按供需双方签订的技术条款或技术协议的规定执行。
2 引用标准
GB191—90 包装储运图示标志
GB／T 2423．4－93电工电子产品基本环境试验现程试验Db：交变湿热试验方法
GB 2537－81汽轮机油
GB8564—88 水轮发电机组安装技术规范
GB7233—87 铸钢件超声探伤及质量评级标准
GB 9444－88 铸钢件磁粉探伤及质量评级方法
GB 11805－89 大中型水电机组自动化元件及其系统基本技术条件 GB／T 15469－1995 反击式水轮机空蚀评定
JB 3160－82 水轮机通流部件技术条件
3 术语、符号
3．1 水位
3．1．1 正常蓄水位 nomal pool level（Z x）
指水库在正常运行的情况下满足设计兴利要求，在开始供水时应蓄到的高水位。
3． 1．2 死水位 dead water level（Zｓ）
指在正常运行的情况下，允许水库消落的最低水位。
3．9．4 额定比转速 rated specific speed（n sr）
水轮机按额定工况计算得出的比转速。
3．9．5 设计比转速 design specific speed（n sd）
水轮机按最优工况计算得出的比转速。
3．9．6 飞逸转速 runaway speed（n R）
当甩去全部负荷，水轮机轴端负荷力矩为零时的最高稳态转速。
3．10 气蚀磨损
3．10．1 气蚀 Cavitation
在流道中水流局部压力下降到临界压力（一般接近汽化压力）时水流中出现的气核成长、积聚、流动、溃灭、分裂现象的总称。
3．10．2 气蚀损坏 cavitation erosion
气蚀汽泡溃灭或分裂时，造成的材料损坏。
3．10．3 磨损 wear
含沙水流对水轮机通流部件表面所造成的材料损失。
3．10．4 磨蚀 abrasion
在含沙水流条件下水轮机通流部件表面受气蚀和泥沙磨损联合作用所造成的材料损失。
3．10．5 临界气蚀系数 critical cavitation factor（σm）按水轮机模型试验规程用能量法确定的气蚀系数。
3．10．6 装置气蚀系数 Plant cavitation factor（σz）电站确定水轮机安装高程所采用的气蚀系数，σz=kσm。
3. 10. 7 吸出高度 suction height（H s）
水轮机规定的基准面至设计尾水位的高度。
3. 10. 8 排出高度 discharge height（H p）
竖轴冲击式为转轮节圆平面到设计尾水位的高度；横轴冲击式为转轮节圆直径最低点到设计尾水位的高度。
3．10．9 安装高程 setting elevation
水轮机基准点的海拔高程，竖轴反击式水轮机的基准点，指导叶中心高程；竖轴冲击式水轮机指喷嘴中心高程；横轴水轮机的基准点为主轴中心高程。
3．11 水轮机试验
3．11．1 模型试验 model test
为预测原型水轮机性能而利用模型水轮机进行的试验。
3．11．2 模型验收试验 model accetance test
为验证模型水轮机各项性能，以达到验收目的的一种试验。
3． 11．3 综合特性曲线 hill diagram
绘在以单位转速和单位流量为纵横坐标系统内，表示几何相似水轮机的性能（如开度、效率、气蚀、压力脉动等）的一组等值曲线。3．11．4 运转特性曲线 Performance curve
绘在以水头和输出功率为纵横坐标系统内，表示在某一转轮直径和额定转速下，原型水轮机的性能（如效率、吸出高度、压力脉动、出力限制线等）的一组等值曲线。
3. 12 水轮机技术保证 turbine technical guarantee value
制造厂对水轮机的技术性能指标值必须达到的保证限值。
4 技术要求
4．1 水轮机的设计、制造应根据水电站的特点和基本参数优选水轮机的型式和主要参数，并保证水轮机安全可靠运行和获得最佳的经济效益。
4. 2 水轮机的设计必须考虑到水电站厂房布置的要求以及与水轮发电机、调速器、进水阀等的相互关系。
4. 3 水轮机产品的技术条款应包括下列内容：
4. 3. 1 水电站参数：
最大水头（m）；
最小水头（m）；
加权平均水头（m）；
非常蓄水位（m）；
正常蓄水位（m）；
最低蓄水位（m）；
尾水位和流量关系曲线；
最高尾水位（m）；
最低尾水位（m）；
设计尾水位（m）；
过机水质：包括含沙量、粒径分析、矿物成份分析、水中含气量、PH 值、水温等；
气象条件：包括多年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、多年平均相对湿度等；
运行特点及要求；
引水系统参数；
装机容量和台数；
水轮机安装高程（m）。
4．3．2 水轮机基本参数：
型式和装置方式；
型号；
额定水头（m）；
设计水头（m）；
最大水头（m）；
最小水头（m）；
额定功率（kw、MW）；
额定转速（r／min）；
额定流量（m3／s）
飞逸转速（r／min）；
额定比转速（m·kW制）；
最优效率时的功率（kw、MW）；
最大功率（kW、MW）；
转轮公称直径D1或D2（mm）；
额定效率（％）；
加权平均效率（％）；
最高效率（％）；
射流直径（mm）；
每个转轮的喷嘴数；
发电机发出最大功率时的最小水头（m）；
发电机发出最大功率时的最大流量（m3／s）；
允许吸出高度（m）；
装置气蚀系数；
排出高度（m）；
水轮机估算总质量（kg、t）。
4．3．3 水轮机运行特性曲线。
4．3．4 技术保证值（详见第5章）。
4. 3．5 水轮机配套的调速器、油压装置、自动化系统及进水阀的规格和要求。
4．3．6 水轮机各主要部件的结构和材料说明。
4. 3．7 水轮机各大件的控制尺寸、质量和运输尺寸。
4. 3．8 其他技术要求。
4．4 水轮机效率修正
4. 4．1 原型反击式水轮机效率修正按合同规定。若未规定则由供需双方商定选用附录A中的公式进行修正。
4. 4. 2 冲击式水轮机的效率应不低于其模型水轮机的效率。当原型水轮机的喷嘴数多于模型喷嘴数时，可对效率进行修正，修正值由用户与制造厂商定。
4. 5 水轮机通流部件应符合JB3160的要求。
4. 6 水轮机结构应做到便于拆装、维修。对易损部件应便于检查、更换。水轮机必须保证在不拆卸发电机转子、定子和水轮机转轮、主轴等部件的情况下更换下列零部件：
a．水轮机导轴承瓦、冷却器和主轴密封。
b．反击式水轮机导水机构接力器的密封及活塞环、导水机构的传动部件。
c．转轮公称直径大于3m的转桨式水轮机应能在不拆卸转轮叶片的情况下更换转轮叶片的密封零件。
d．冲击式水轮机的喷嘴、喷针及折向器等。
e．对于多泥沙的电站，对水轮机拆修有特殊要求时，按供需双方商定的技术协议或技术条款执行。
4．7 水轮机易气蚀部件一般应采用抗气蚀材料或必要的防护措施。若气
蚀部位采用堆焊不锈钢时，加工后的不锈钢层厚度不应小于 3mm。
在含沙水流以及高含气量、含酸性、含盐份和水温高等特殊水质下运行的水轮机及其过水辅助设备需采用防护措施时由供需双方商定。
4. 8 竖轴水轮机转轮公称直径为3m或以上时，水轮机室顶部宜设置起吊设施。
4．9 反击式水轮机宜设置紧急停机时的补气装置。当有调相运行要求时应设置调相压水补气装置。混流式、定桨式水轮机应设置减轻振动的补气装置或其他措施。
4．10 反击式水轮机的导水机构必须设有防止破坏及事故扩大的保护装置。并有全关位置的机械锁定装置。
4．11 水轮机应设置必要的防飞逸设施，允许最大飞返转速持续时间不小于配套发电机允许的飞逸时间。在最大飞逸工况下，水轮机转动部件保证不产生有害变形。
4. 12 水轮机应设置观察孔和进人孔，蜗壳、尾水管上的进人孔不宜小于φ600mm。进人孔、观察孔的位置、数量、尺寸由供需双方商定。
4．13 水轮机标准零部件应保证其通用性。采用摩擦传动的转轮及喷嘴、喷针应能互换。
4．14 新工艺、新技术、新材料的采用应经过工业试验和技术鉴定合格后才能正式使用。在特殊情况下，也可由供需双方协商采用。
4．15 水轮机主要结构部件的材料及铸锻件应符合国家或国际有关标准。重要铸锻件应有用户代表参加验收。重大缺陷的处理应征得用户同意。4．16 经过考试合格的并持有证明的焊接人员才能担任主要部件的焊接工作。主要部件的主要受力焊缝应进行100％的无损探伤。
4. 17 水轮机设备表面应有保护涂层并符合GB8564的有关规定。对装饰性电镀层应符合JB2423.4的规定。
4．18 凡是与水接触的紧固件均应采用防锈和耐腐蚀的材料制造或采取相应措施。
4．19 水轮机在各种运行工况时，其稀油导轴承的轴瓦最高温度应不超过7O℃。卧式水轮机的径向推力轴承不超过7O℃。
4．20 水轮机设备配备的仪表（见附录B），应安装在专门的盘柜上。
4. 21 水轮机自动化元件及系统应符合GB 11805中的有关规定。
如水轮机要实现计算机监控并要求监测振动、摆度和蠕动时，由供需双方商定并提供成组调节的接口。
4. 22 水轮机自动控制系统应能安全可靠地实现以下基本功能：
a．正常开机和停机；
b．在系统中处于备用状态，随时可以启动投入；
c．从发电转调相或由调相转发电运行（当有调相要求时）；
d．当运行中发生故障时能及时发出信号、警报或停机。
4. 23 发生下列情况之一时，水轮机应能自动紧急停机：
a．转速超过过速保护值；
b．压油罐内油压低于事故低油压；
c．导轴承温度超过允许值时；
d. 水润滑导轴承的润滑水中断时；
e．机组突然发生异常振动和摆动（当设有振动、摆度测量装置时）； f．其他紧急事故停机信号。
4. 24 水轮机及其辅助设备承受水压、油压、气压的部件，除需在工地组焊的部分外，均需按下列试验压力在厂内进行耐压试验：当工作压力P（包括升压）等于和小于2.5MPa时，以工作压力的1.5倍进行耐压试验。当工作压力P超过25MPa时，其超过的部分取1.25倍。
试验压力按下式计算确定：
P s＝2.5×1.5 ＋（P－25）×1.25（MPa）
试压时间应持续稳压10～15min。
受压部件不得产生有害变形和渗漏等异常现象。金属蜗壳可根据合同要求进行水压试验。
4．25 转轮应做静平衡试验。
4．26 蜗壳尾水管的形状和尺寸应结合水电站厂房布置的需要进行设计，并进行模型试验或技术论证，提供模型试验的水压脉动值和效率值。4．27 中高水头的混流式水轮机可采用从顶盖引取上密封的漏水，作为机组冷却水。
4．28 水轮机的顶盖排水设备，应有备用。轴流式水轮机必要时应有双重备用，主用和备用设备宜采用不同的驱动方式。排水设备应配备可靠的水位控制和信号装置。
4．29 轴流转桨式水轮机
4. 29．1 转轮室应具有足够的刚度。
4．29．2 应设置可靠的防抬机和止推装置。
4．29．3 在水轮机转轮叶片上不宜开吊孔。
4. 29．4 转轮叶片的操作机构应动作灵活。协联装置应准确可靠。转轮叶片密封的漏油量应符合GB 8564的要求。
4．30 冲击式水轮机
4. 30．1 大型冲击式水轮机应优先采用竖轴式。
4. 30．2 多喷嘴冲击式水轮机调速系统应能根据系统负荷，按预定程序自动投入或切除喷嘴的运行数目，保证机组稳定高效率运行。并在喷嘴切换和负荷增减的全过程中水轮机应调节正常，机组振动、摆度应在允许范围内。全部喷嘴同时工作时各射流间应无干扰。
4. 30．3 折向器和每个喷嘴宜有单独的操作接力器。各针阀应有单独的开度指示，折向器应有单独的位置指示。
4. 30．4 喷嘴的易磨蚀部位和喷针应采用抗蚀耐磨的材料制造。
4. 30．5 根据需要可设置反向喷嘴及相应的自动化元件供机组制动和反
向水斗抑制飞逸转速。
4. 30．6 冲击式水轮机的排出高度应能满足水轮机安全稳定运行和效率不受影响。在最高尾水位时，尾水渠水面以上应有足够的通气高度。机壳上应装设必要的补气装置。
4. 30．7 电站尾水位变幅很大时，冲击式水轮机安装高程允许低于汛期尾水位。但应设有压低转轮室水位的压缩空气系统。
4． 30．8 转轮应安全可靠，按疲劳强度进行设计，并按GB7233或GB9443B1级标准严格探伤，还必须定期检查水斗根部。
4. 30．9 机壳上宜采取必要的隔音或消音措施。
4. 30．10 应能在不拆卸发电机的情况下装拆冲击式水轮机的转轮。
5 技术保证
制造厂应对下列各项作出保证：
5．1 在用户遵守保管、安装和使用规则的条件下，产品的保证期为自水轮机投入运行之日起两年，或从最后一批货物交货之日起三年，以先到期为准。在此期间如因制造质量而损坏或不能正常运行,制造厂应无偿地为用户修理、更换或按合同规定承担经济责任。
a．混流式和定桨式水轮机取最大水头和导叶最大开度下所产生的飞逸转速；
b．冲击式水轮机取最大水头和最大喷嘴开度下产生的飞逸转速；
c．转桨式水轮机取水轮机导叶与转轮叶片协联条件下，在运行水头范围内所产生的最大飞逸转速。在特殊情况下，经供需双方商定可按协联关系破坏情况下，在运行水头范围内所产生的最大飞逸转速。
6 供货范围和备品备件
6．1 水轮机：从与发电机轴连接的法兰盘开始（联接螺栓和保护罩由发
电机厂供给）。包括转轮、主轴、轴承、机壳、导水机构、金属蜗壳、直至尾水管里村、机坑里衬、尾水管金属里衬、顶盖排水及蜗壳的排水阀以及其他配套设备等。当冲击式水轮机在低于汛期尾水位发电时，应提供压低转轮室水位的压缩空气接口。
6．2 压力引水设备：从电厂引水钢管末端至水轮机蜗壳进口的连接短管，凑合节及其法兰和连接螺栓、伸缩节、伸缩节连接法兰等，由供需双方商定。
6．3 各种自动化元件和仪表盘：包括水轮机及其附属设备在运行中需要监测的各种压力、温度、真空、流量、振动、摆度仪表和有关盘柜。油、气、水管路上为满足自动控制的各种差压信号计，液位信号计，示流信号器，温度信号器，行程信号器，各种液压、气压元件，电器控制元件，保护元件和合同规定的各种变送器，以及机坑内各元件与设备的联接电缆，供至机坑端子箱。
6．4 管路及其配件：成套设备中各单项设备之间所需的油管、气管、水管、水导滤水器、连接件和支架等。非成套设备供至机坑内壁或接力器法兰。
6．5 竖轴反击式水轮机的尾水管内应成套供给易于装拆的有足够承载能力的轻便检修平台。
6．6 安装和检修所需的专用工具、特殊工具。
6．7 原型水轮机验收试验所需的仪表和设备由供需双方商定。
6．8 调速器、油压装置、漏油装置及进水阀（包括配套设备）成套供货方式另定。
6．9 备品、备件
水轮机备品备件的项目和数量按照附录C中表C1、表C2、表C3规定执行，超出另订合同。
7 资料与图纸
制造厂应向用户提交下列图纸资料。各种图纸资料交付时间在合同中规定。其数量每一电站第一台机供6套，以后各台机供4套。另向电站设计单位提供电站技施设计所需的图纸资料3～5套。
7．1 水轮机
7．1．1 水轮机及其附属设备布置图，调节保证计算结果。
7．1．2 水轮机的总装图，蜗壳、尾水管的单线图，各水轮机部件的组装图和易损部件的加工图，水轮机及其附属设备的管路布置图、基础图和埋件图等。
7．1．3 水轮机的综合特性曲线和运转特性曲线图、导叶开口与接力器行程关系图、座环传力资料、混流式水轮机的顶盖和底环在受水压和飞逸工况下的变形计算资料、水轮机的其他重要计算结果等。
7．1. 4 有关水轮机及其附属设备在工地组装布置和焊接及工艺流程或加工的图纸或资料。
7．1．5 控制及监测：各种盘柜和自动化设备的安装和布置图，水轮机自动化操作和油、气、水的系统图，水轮机测量仪表配置图等。
7．2 产品技术条件，产品说明书，安装使用说明书，自动控制设备调试记录，产品检查及试验记录，主要部件的材料合格证明书，交货明细表等。
8 检验与验收
8．1 水轮机主要部件在制造过程中的检验和试验项目如下，用户参加检查试验的项目按合同规定执行。
a．各主要部件的几何尺寸、型线、加工精度、表面粗糙度及其互换性的检查、试验；
b．水轮机轴与发电机轴采用铰孔联接结构的轴线检查。水轮机、发电机不在同一厂制造时，轴线检查由发电机厂负责进行；
c．转轮的静平衡试验；
d．各受压部件的耐压试验、密封试验；
e. 焊缝的质量检查；
f．按照JB3160对全部通流部件进行验收。
8．2 水轮机各主要部件出厂检验，除应具有材料出厂合格证明文件、工厂材料化验、强度试验报告外，还应提交验收证明书。验收单位可根据结构特点，对重点部位进行必要的复核检验。
8．3 水轮机预装按合同或技术协议执行。对于不能或难于在制造厂内进行预装的水轮机有关部件，经制造厂和用户协商一致后，可移到现场按GB8564并参照制造厂的有关规定进行，由制造厂负责技术指导。
8．4 可采用模型水轮机或原型水轮机进行水轮机的水力性能验收试验，必要时也可采用两种验收试验，按合同规定进行。
8．5 水轮机及其附属设备在工地安装、调试完毕投入运行之前应按GB 8564进行试运行。
8．6 水轮机保证期满，各项技术保证均达到后，由用户签署最终验收证明。
9 铭牌、标志、包装、运输及保管
9．1 水轮机铭牌内容包括：
名称、型号、产品编号；
最大水头、额定水头、最小水头；
额定流量；
最大功率、额定功率；
额定转速、飞逸转速；
制造厂名、出厂年月等。
9．2 包装箱中应有产品出厂证明书、技术文件及图纸。装箱单开列的名称、数量应与箱内实物和图纸编号相符合。装箱单应装在箱内的防腐盒（袋）内。
9．3 水轮机及其供货范围内的零部件、备件、备品，必须检验合格后才
能装箱运输。
9．4 水轮机部件的包装尺寸和重量，应满足从工厂到电站的运输条件。9．5 水轮机及其附属设备的包装运输应符合GB191的规定，并按设备的不同要求和运输方式采取防雨、防潮、防震、防霉、防冻、防盐雾等措施。9．6 制造厂每次发运的件数、箱数、编号、发运时间、车次等，应在发运的同时通知受货单位。设备运到工地后，开箱检查时，用户和制造厂的代表应共同参加，如发现有损坏、错发、缺件等问题，由厂方代表通知制造厂查找原因并尽快采取补救措施。
9．7 保管
9．7．1 水轮机的各加工工件须妥善保管，不得随意叠放。
9．7．2 水轮机的各加工件运抵工地拆箱后，必须遮盖，不得日晒雨淋。9．7．3 橡胶、塑料、尼龙制品应防止直接受日光照射，并不得置于炉子或其他取暖设备附近1.5m处的地方，还应防止油类对橡胶的污损。橡胶制品、填料等应存放在干燥通风的仓库内。
9．7．4 电子电器产品、自动化元件（装置）或仪表应存放在温度为一5～40℃，相对湿度不大于90％，无酸、碱、盐及腐蚀性、爆炸性气体和强电磁场作用，不受灰尘、雨雪侵蚀的库房内。
9．8 制造厂从发货之日起至工地验收止，在正常的储运和吊装条件下应保证一年内不致因包装不善而引起产品的锈蚀、长霉、损坏和降低精度等。
10 安装、运行与维护
10．1 水轮机的安装必须符合GB 8564的要求。
10．2 电站引水系统第一次充水前必须彻底清除引水系统及水轮机过流部件中的杂物，严防异物对水轮机造成损害。
10．3 水轮机运行应符合制造厂提供的产品使用维护说明书的规定。10．4 试运行前应用油对调速系统各流道进行反复循环清洗，然后更换为符合GB 2537规定的新油试运行。
水轮发电机的安装 安装主要分为两大部: a、静止部分：发电机（上机架、下机架、发电机定子）水轮机（座环、基础环、底环、顶盖等） b、转动部件：上端轴、发电机转子、发电机轴、水轮机轴、水轮机转轮。 一、两大部件安装应注意什么问题？为什么注意这些问题？ 1、静止部件的安装一定要注意三要素：安装部件标高、安装部件中心、安装部件水平。 标高安装的好与坏直接影响设计要求转动部件的紧张部件的相对位置，对静止不同部件的安装的标高要求是不一样，应严格按图纸和图标要求安装。 中心安装的好与坏是影响各紧张部件的同心度对各静止部件安装中的标准也不同，应严格按图纸和国标要求去安装。 水平安装的好与坏是影响紧张部件的垂直度问题，如定子安装不水平倾斜带机组安装完后会影响定转子上下端之间气隙不均匀造成机组振动故要求各静止部件安装水平应严格按图纸和国标的要求去安装。 2、转动部分的安装应注意一下两个问题 a、分轴在联轴时，如法兰石是无密封条结，在联轴时应注意法兰面一定要干净无毛刺、锈斑，联轴后不能有间隙如法兰面油密封条结应注意密封圈和密封槽配合尺寸问题是否合适。另外把合联轴螺栓时一
定要安图纸要求的螺栓把合紧度去把合。 b、发电机转子组装冷热打磁极键时一定要注意上下因盘法兰面上下止口的同心度问题，并且注意打键前后测量上下止口同心度并做好记录，一边总装时上端轴就位情况有效。 静止部分按照的好与坏总装后是通过定转子间隙及谁路径上下止喽环间隙来验证。另外标高是通过静止部分和转动部分相对位置尺寸是否符合图纸要求来验证。 转动部分安装的好与坏是通过盘车来验证。 二、转动部件盘车部分的盘车问题 1、盘车目的和什么原因会造成判处数据部合格 盘车目的：通过盘车了解轴系的推力头和大轴垂直度情况及各轴组合面的同心度情况。 三方面造成盘车数据不合格： a、制造厂：如制造厂加工上都保证没什么问题的话，小型机组导轴承的滑转子热套方法不当会造成滑转子倾斜或和大轴不同心如图 b、轴的存放：轴的存放一定要注意定期一百八十度转动存放否则由于转子的自重和大轴的自重造成大轴的弯曲，如图所示 c、安装：对于小机组推力头热套有可能套斜，引起大轴和推力头部垂直。对于大机组转子中心体上下园盘止口由于冷打键造成不同心另外各轴连接时法兰面清理不干净或有锈斑。 总的来讲：影响盘车数据不合格有如下几种情况：（1）、大轴和推力头不垂直。（2）、各轴组合不同心。（3）、大轴弯曲。（4）、大轴
一、简介 （一）、简介 水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。 1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。反击型 利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。 2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种； 3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。 1）、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 2）、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 3）、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。 （二）、水轮机主要类型归类
二、水轮机主要基本参数 1、水轮机主要基本参数 水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）流量：Q 转速:f=np/60 出力：N=9.81QHη（Kw） 效率：η 2、水轮机型式代号 混流式：HL 斜流式：XL 轴流转桨式：ZZ 轴流定桨式：ZD 冲击（水斗式）：CJ 双击式：SJ 斜击式：XJ 贯流转桨式：GZ 贯流定桨式：GD 对于可逆式，在其代号后增加N 3、混流式水轮机 型号：HL100—LJ—210 HL：代表混流式水轮机 100：转轮型号（也称比转速）
LJ：立式金属蜗壳 210：转轮直径（210厘米） 4、轴流式水轮机 ZZ560—LH—1130 ZZ：轴流转桨式水轮机 560：转轮型号 LH：立式混凝土蜗壳 1130：表示转轮直径为1130厘米 5、冲击式水轮机 CJ47—W—170/2X15.0 CJ：冲击式 W：卧轴 170：转轮直径170cm 2：2个喷嘴 15.0：射流直径 三、水轮机主要部件 （一）、组成 引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件 1、引水部件 组成：引水室（蜗壳）、座环 作用：以较小的水力损失把水流均匀地、对称地引入导水部件，并在进入导叶前形成一定的环量。
水轮机原理及水力设计 第一章 1、水轮机是一种将河流种蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机或 者发电机的转子将旋转的机械能转换成电能。 2、反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片通道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，当水 流通过水轮机后其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。 3、反击式水轮机包括：混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似的以轴向流出转轮，应用 水头范围较广，约为20~700m,水头较高。 轴流式水轮机：水流在导叶和转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮 区 水流保持轴向流动，其应用水头约为3~80m,适用水头较低，根据其转轮叶片在运行中能否转动，可以分为轴流定浆式和轴流转浆式两种。 斜流式水轮机：斜流式水轮机具有较宽的高效率区，适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40~200m。 贯流式水轮机：根据其发电装置形式不同，分为全贯流式和半贯流式两类。 4、冲击式水轮机的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转变成高速自由射流， 该射流冲击水轮机的部分轮叶，并在轮叶的约束下发生流速大小和方向的急剧改变，从而将其动能大部分传递给轮叶，驱动轮叶旋转。 5、冲击式水轮机按射流冲击转轮方式的不同分为：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机三种。 6、水头H :水轮机的水头（亦称工作水头），是指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为 m。 7、各种水头：（1）最大水头：H max，是允许水轮机运行的最大净水头。它对水轮机结构的强度设计有决性影 响。 （2）最小水头H mim，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。 （3）加权平均水头H a：是在一定期间内（视水库调节性能而定）， 所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运 行时间最长的净水头。 （4）设计水头H r：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。 &流量：水轮机的流量是指单位时间内通过水轮机某一过流断面的水流体积，常用符号Q表示，常用单 位为m/s。在设计水头下，水轮机以额定转速、额定出力时所对应的水流量常委设计流量。 9、出力P:水轮机出力是水轮机轴端输出的功率，常用符号P表示，常用单位为KW。 P 10、水流的出力：P n= QH=9.81QH（KW）水轮机的效率：t二一由于水轮机在总做中存在能量耗损 P n 所以水轮机的出力P总是小于水流的出力P n，其效率总是小于1. 水轮机的出力P=P n t=9.81OH t（KW）或者是P=M，也2卫其中「是水轮机的旋转速度， 60 rad/s； M是水轮机主轴输出的旋转力矩，N.m ；n是水轮机转速，r/min。 11、水轮机型号：①HL220 —LJ—250,表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴，金属蜗壳，转轮直 径为250cm。 ②ZZ560- LH- 500,表示转轮型号为560的轴流转浆式水轮机，立轴，混凝土蜗壳，转轮 直径为500cm ③GD60—W—300,表示型号为600的贯流定浆式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直 径为300cm ④2CJ-20W—120/2 X 10，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有两个转轮，卧轴，转轮直径 为120cm,每个转轮有两个喷嘴，射流直径为20cm 11、水轮机的装置形式：指水轮机主轴的不知形式与引水室形式相结合的总体。 ①反击式水轮机的装置形式：大型机组采用立轴布置形式，水轮机轴与发电机轴直接连接；中高水头混
水轮机 一、水轮机的基本参数 1)工作水头（H）:水轮机的工作水头就是指水轮机的进、出口单位 能量差，也就是上游水位与下游水位之差，用H表示，其单位为m。其大小表示水轮机利用水流单位能量的多少。 2)流量（Q）：在单位时间内流经水轮机的水量，称为流量，用Q表 示，其单位为m3/s。其大小表示水轮机利用水流能量的多少 3)出力（P）：具有一定水头和流量的水流通过水轮机便做功，而在 单位时间内所做的功率称为水轮机的出力，用P表示，其单位KW。 水轮机的出力为：P=9.81QH 4）效率（η）目前混流式水轮机的最高效率95% P=9.81QHη 5）比转速指工作水头H为1m、发出的功率P为1kw时水轮机所具有的转速，故称为比转速。 二、水轮机的类型与代号 我们根据水流能量的转换的特征不同，把水轮机分为两大类，及反击型和冲击型水轮机。 反击型水轮机，具有一定位能的水流主要以压能的形态，由水轮机转变为机械能。按其水流经过转轮的方向不同，反击型水轮机可分为以下几种类型： 反击型：轴流（定桨、转桨）水轮机、混流式水轮机、贯流式水轮机、斜流式水轮机
冲击型：水流不充满过流流道，而是在大气压力下工作，水流全部以动能形态由转轮变为机械能。按射流冲击水斗的方式不同，可分为如下几种类型： 冲击型：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机 我国水轮机式的代号，有三部分组成，第一部分由水轮机型式及转轮型号组成,并由汉语拼音表示。 水轮机型式的代号 水轮机型式代号水轮机型式代号 混流式HL 轴流转桨式ZZ 斜流式XL 轴流定桨式ZD 双击式SJ 贯流转桨式GZ 斜击式XJ 贯流定桨式GD 冲击式CJ 以本电站为例：水轮机型号：HL(247)—LJ—235，表示混流式水轮机，转轮型号为247，立轴，金属蜗壳，转轮直径为235㎝。三、混流式水轮机 1定义：水流从径向流入转轮，在转轮中改变方向后从轴向流出的水轮机。其叶片固定，不能转动调节。 2 混流式水轮机 - 结构特点 混流式水轮机主要应用于20—450米的中水头电厂， 其结构紧凑，效率较高，能适应很宽的水头范围，是目前 世界各国广泛采用的水轮机型式之一。
1、水轮机调节的基本任务是什么？与其它调节系统相比，水轮机调节有哪些特点？ 基本任务：根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组转速(频率)在规定的范围内。这就是水轮机调节的基本任务。 水轮机调节的特点： (1)水轮发电机组是把水能变成电能的机械，而水能要受自然条件的限制，单位水体 小所带有的能量较小，与其他原动机相比，要发出相同的电功率就需要通过较大的流量，因 而水轮机及其导水机构也相应较大。 (2)水电站受自然条件的限制，常有较长的压力引水管道。 (3)有些水轮机具有双重调节机构。 (4)随着电力系统的扩大和自动化程度的提高，要求水轮机调速器具有越来越多的自动操作和自动控制功能。 总之，水轮机调节系统相对来说不易稳定，结构复杂，要求具有较强的功能。 2、什么是调速系统的转速死区？其对调节性能有何影响？ 转速死区：在调速系统的转速上升和下降静态特性曲线中，相同开度下的转速之差与额定转度之比。 对调节性能的影响：转速死区使调节系统频率调节质量降低，使机组负荷分配误差增大，对调节系统稳定性也不利。 5、什么是调节保证计算？ 在设计阶段就计算出甩负荷过渡过程中的最大转速上升值及最大压力上升值，以判断甩负荷过程中的压力和转速是否超过允许值，工程上把这种计算称为调节保证计算。 6、什么是直接水击、间接水击？什么是水击相长？ 直接水击：阀门（导叶）的关闭（开启）时间Ts ’
轴流式水轮机埋件安装工艺导则 Guide for installation technology of embedded components of axial turbine DL/T5037—94 1994-11-14发布1995-03-01实施 中华人民共和国电力工业部发布 1总则 1.1本工艺导则是根据《水轮发电机组安装技术规范》(GB8564—88)，并结合常用典型结构而编制。 1.2本工艺导则适用于大中型轴流式水轮机埋件安装施工，采用分瓣就位组合的安装方式。如起重机起重量足够大时，也可采用分段或整体就位。 2一般规定 2.1设备安装前应进行全面清扫、检查，并复核设备高度尺寸。 2.2设备基础板的埋设，应用钢筋或角钢与混凝土钢筋焊牢，其高程偏差一般不超过－5mm，中心和分布位置偏差一般不大于10mm。水平偏差不大于1mm/m。 2.3调整用楔子板成对使用，搭接长度应在2/3以上。 2.4设备组合面和法兰连接面，应光洁无毛刺，合缝间隙用0.05mm塞尺检查，应不能通过；允许有局部间隙，用0.10mm塞尺检查，深度不应超过合缝宽度的1/3，总长不应超过周长的20%；连接螺栓及销钉周围不应有间隙。组合缝处的安装面错牙一般不超过 0.01mm。为防止漏水过水面组合缝应该封焊。 2.5安装用X、Y基准线标点及高程点，测量误差不应超过±1mm。中心测量所使用的钢琴线直径一般为0.3～0.40mm，其拉应力应不小于1200MPa。 2.6设备过水表面应平滑，焊缝应磨平。埋件与混凝土表面相接，应平滑过渡。 2.7根据设备尺寸选用测量工具和测量方法。 中心及圆度测量，一般选用带千分尺头的测杆，使用电测法(即带耳机的干电池回路。下同)。高程测量选用三级水准仪。 水平测量，尺寸较小时选用水平梁和合象水平仪，大中型支柱式座环选用带铟钢尺的一级水准仪。 2.8根据设备结构和土建施工程序，选择埋件加固方案，并随一期混凝土施工，埋设相应基础板和地锚。 2.9设备安装应在基础混凝土强度达到设计值的70%后进行。 2.10大中型轴流式水轮机埋件结构如图1、图2、图3所示。安装工艺流程如图4所示。若因施工需要，也可选用其他安装工艺流程(见附录A和附录B)。
水轮发电机基本常识 水轮发电机组的用途。 水轮发电机组是将具有一定高度的水头和流量的水的动能和势能转换为机械能并最终转换成电能的装置。水轮发电机设备是一种集合了多种学科和技术的工业产品，其中包括流体力学、工程力学、材料力学等多学科和机械、冶金、电子、计算机、自动控制等多门技术产物。水力发电站及其主要的设备——水轮发电机组是现代工业和现代生活的一项重要设备。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 水力发电站 水力发电是大自然赐给人类的一种清洁能源，就像风能、太阳能一样，是可以再生、取之不尽，用之不绝，无污染的能源。水力发电站运行费用低，便于电力调峰。尽管水力发电站造价较高，水电建设成本高于火电建设成本约40％，然而由于能满足较高的环保要求，考虑到火电厂燃料的燃烧在脱硫、脱硝、脱尘等方面所需资金约占投资的 1／3，水、火电建设成本也就相差不多了。至于运行成本，水电明显优于火电：在中国，水电为0．04-0．09元／kwh，而火电为0．19元／kwh(火电燃料的购买和运输费用就占去50％一70％)。除了上述经济效益，开发水电还具有防洪、航运、供水、灌溉、旅游等综合效益。 因此，自1888年美国人建成世界上第一座水电站以来，各国都很重视水电站的兴建。发达国家的可用水电资源在20世纪60年代即已基本开发完。到80年代,世界最大水电站──长江三峡水电站的设计装机容量为1260万千瓦（机组容量70万千瓦）。 水力发电站规模分类：按照中国水利部部颁标准分为： 1、大型水力发电站：容量大于250MW为大型水力发电站。 2、中性水力发电站：装机容量50～250MW的为中型水力发电站。 3、小型水力发电站: 装机容量小于50000kW的为小型水力发电站。 4、微型水利发电站：装机容量100KW以下的为微型水力发电站 小型水电站枢纽工程主要由哪几部分组成？ 主要由挡水建筑物(坝)、泄洪建筑物(溢洪道或闸)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括调压井)及电站厂房(包括尾水渠、升压站) 四大部分组成。 水轮发电机的工作原理 水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。 早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。 水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机（impules turbine）和反击式水轮机（(reaction water turbine) 两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。 冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型机组。 反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，
1.配压阀结构型式：通流式和断流式。 2.根据连接范围不同，总线分为片级总线，系统总线，外总线。 3.总线信号线分为数据线，地址线，控制线，电源线和地线，备用线 4.水轮机调速器分类按元件结构不同分为机械液压型电气液压型。按调节规律不同分为PI 和PID ;按反馈位置分为 辅助接力器和中间接力器和电子调节器型；按施行结构的数目分为单调节和双调节；按工作容量可分为大，中，小型。 5.调节设备一般包括调速柜，接力器，油压装置， 6.压油槽根据工作的情况，油的容积可分为保证正常压力所需的容积，工作容积，事故关闭容积，贮备容积。 补充： 1.PID控制算法有哪些：按算法不同分为位置型和增量型。 2. 负荷的类型：根据性质不同分1功率与频率没有直接关系的负载，2成正比的负载，3成平方关系的负载，4成三次方关系的负载，5成更高次方关系的负载； 3. 油压装置的组成：压力油罐，回油箱，带电动机的油泵，补气装置。 4.负载功率与电压关系：1与电压关系甚微的负载，2与电压平方成反比变化的负载，3成正比的负载。 5.接力器按工作原理分：双向作用和差动作用。 6.水轮机调节系统运行工况：1，单机带负荷工况，2空载工况，3并列带负荷工况。 二名词解释： 1.。.转速死区：当机组转速超过N1时调速器关闭导叶，而当机组转速低于N2时调速器才开启导叶，当转速在N1和N2之间时，调速器不动作，称为转速死区。 2. 总线：计算机系统内部各独立模块之间传递各种信息的渠道，它将功能相对独立的模块有机地连接起来，完成模块之间的信息传递和通信。 3.。调节保证计算：在设计阶段就应计算出上述过度过程中最大转速上升值和最大压力上升值，工程上把计算称为调节保证计算。 4. 水击相长：由A端阀门导叶处发出的波到达B端水库后再由B端反射回到A端所需的时间称为水击的相，相长为来回的时间。 5. 直接水击：阀门(导叶)的关闭（开启）时间Ts≤2L/a ,在水库传来的反射波尚未到达时，发生的水击为直接水击。 补充：： 1间接水击：：阀门(导叶)的关闭（开启）时间Ts>2L/a ,发生的水击为直接水击。 2双调节：两个调速机构。 3协能关系:在双重调节的水轮机调节系统中，为了使系统稳定，高效，对可以调节的部分进行调节时符合的一定关系。作用:增加水轮机的高效率区的宽度，以适应负荷的变化。 4遮程：套筒孔口高度hs与阀盘高度hv之差的一半。 5频率调节：调速器受给定频率FG控制，直至机组频率等于给定频率 6频率跟踪：将网频作为调速器的频率给定值，直至机组频率与频率给定值一样。 7指令信号：机组并网后希望能迅速增加其出力，这是通过调整调速器的功率给定来实现的，功率给定信号就是指令信号，其时间就是指令信号时间。 8升速时间Tn：甩负荷后机组转速自导叶开始动作到最大转速所经历的时间。 9水轮机调节系统动态特性： 10水轮机调节系统的参数整定： 11.稳定域： 简述题: 2.试述水轮机调节的基本任务和其特点、 基本任务：根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的有功功率输出。并维持机组转速频率在规定的范围内。这就是水轮机
一、贯流式水轮机的特点 贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种机组，适用于25m以下的水头。这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水 流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。 此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点： （1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。 （2）贯流式机组有较高的过流能力和比转速。 （3）贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。 （4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。 二、贯流式水轮机的分类 根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式： 1．轴伸贯流式 这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口， 出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。 轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。所以一般只用于小型机组。 2．竖井贯流式 这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
水轮发电机基本知识介绍 一. 关于发电机电磁设计 水轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺寸、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。 水轮发电机电气参数的选择，主要依据电力系统对电站电气参数和主接线的要求，同时根据《水轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。 在电磁设计过程中考核的几个主要参数：磁密，定、转子线圈温升，短路比，主要电抗，效率，飞轮力矩。 二. 电磁设计需要输入的基本技术数据 （一）额定容量、有功功率、无功功率和功率因数的关系 Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位角 额定容量S=√3U N I N =22Q P 有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ 无功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φ cos φ= S P （二）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据： 功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮力矩（转运惯量） 1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）
S=φ cos P （kV A / MV A ） P=水轮机额定出力×发电机效率 （kW / MW ） 发电机的容量大小更直接反映发电机的发电能力。有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能力。 2. 额定功率因数cos φ 发电机有功功率一定时，cos φ的减小，可以提高电力系统稳定运行的功率极限，提高发电机的稳定运行水平；同时由于增大了发电机的容量，发电机造价也增加。相反，提高额定功率因数，可以提高发电机有效材料的利用率，并可提高发电机的效率。近年来由于电力系统容量的增加，系统装设同步调相机和电力电容器来改善其功率因数，以及远距离超高压输电系统使线路对地电容增大，发电机采用快速励磁系统提高稳定性，使发电机额定功率因数有可能提高。 取值：0.8，0.85，0.875，0.9，国内大容量多取0.85~0.9，国外发达国家多取0.9~0.95。 灯泡式水轮发电机由于受结构尺寸限制，功率因数较一般水轮发电机的取值高，以减小气隙长度，提高通风冷却效果。 (1) 一般水轮发电机 GB/T7894-2009 水轮发电机基本技术条件：
贯流式水轮机基本结构 一、贯流式水轮机的特点 贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。 此外，与其它机型相比，它还有其它一些显著特点： （1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。 （2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。 （3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。 （4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。 二、贯流式水轮机的分类 根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可将其划分为以下几种形式： 1．轴伸贯流式 这种贯流式水轮发电机组基本上采用卧式布置，水流基本上沿轴向流经叶片的进出口， 出叶片后，经弯形（或称S形）尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。 轴伸贯流式机组按主轴布置方式可分成前轴伸、后轴伸和斜轴伸等几种，如图7-1所示。这种贯流式机组与轴流式相比没有蜗壳、肘形尾水管，土建工程量小，发电机敞开布置，易于检修、运行和维护。但这种机组由于采用直弯尾水管，尾水能量回收效率较低，机组容量大时不仅效率差，而且轴线较长，轴封困难，厂房噪音大都将给运行检修带来不方便。所以一般只用于小型机组。 2．竖井贯流式 这种机组主要特点是将发电机布置在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，发电机与水轮机的连接通过齿轮或皮带等增速装置连在一起如图7-2所示。
水轮机的基本结构及其主要部件的作用 水轮机总体由引水、导水、工作和排水四大部分组成。 1、水轮机的引水部件： 主要指蜗壳及座环等，水流由蜗壳引进，经过座环后才进入导水机构。蜗壳的作用是使进入导叶以前的水流形成一定的旋转，并轴对称地、均匀地将水流引入导水机构；座环的作用是：承受整个机组及其上部混凝土的重量以及水轮机的轴向水推力；以最小的水力损失将水流引入导水机构；机组安装时以它为基准。所以，座环既是承重件，又是过流件，也是基准件。因此，要求座环必须有足够的强度、刚度和良好的水力性能。 2、水轮机的导水机构： 导水机构主要由操纵机构（推拉杆、接力器及其锁锭装置）、导叶传动机构（包括控制环、拐臂、连杆和连接板等）、执行机构（导叶及其轴套等）和支撑机构（顶盖、底环等）四大部分组成。其作用使进入转轮前的水流形成旋转，并可改变水流的入射角度，当发电机负荷发生变化时，用它来调节流量，正常与事故停机时，用它来截断水流。 导水机构的操纵机构 导水机构的操纵机构的作用是：在压力油的作用下，克服导叶的水力矩及传动机构的摩擦力矩，形成对导叶在各种开度下的操作力矩。导水机构的操纵机构分为直缸式和环形接力器两大类。 调速环或接力器锁锭装置 锁锭装置的作用是：当导叶全关闭后，锁锭投入，可阻止接力器活塞向开侧移动；一旦关侧油压消失，又可防止导叶被水冲开。 导水机构的传动机构 导水机构的传动机构的作用：是将操纵机构的操作力矩传递给导叶轴并使之发生转动。其型式主要有叉头式和耳柄式两种。太站为耳柄式，长站为叉头式。正常运行时应着重检查控制环、拐臂、连杆和连接板之间的连接销有无串出或脱落。剪断销及引线是否完好。 导水机构的执行机构
作业一： 1.简述水轮机调节的基本任务、实现水轮机调节的方法和途径。 答：水轮机调节的基本任务：保证频率在规定范围内，根据电力系统负荷的变化不断调节水轮发电机的有功输出，维持转速在规定范围内。调节途径： 改变喷针开度，使水轮机的动力矩和发电机阻力矩平衡，使转速和频率保持在规定范围。实现水轮机调节的途径就是改变水轮机导叶的开度。 2.水轮机调速器从不同的角度有不同的分类方法。调速器按元件结构的不同可分为哪几种？ 按执行机构的数目可分为哪几种？按调节规律、按工作容量、按反馈的位置又可分为哪几种？ 答：（1）按元件结构分为机械液压和电气液压，其中，电气液压又分为模拟电气液压和数字电气液压（2）按系统结构分为辅助接力器型、中间接力器型和调节型（3）按照控制策略分为PI（比例+积分）调节型，PID（比例+积分+微分）调节型和智能控制型（4）按执行机构数目分为单调节调速器和双调节调速器（5）按工作容量分为大型、中型、小型、特小型。 3.调速器型式解释： （1）T-100 机械液压式单调节调速器工作容量为100N.M (2)TT－300机械液压式特小型单调节调速器工作容量为300N.M (3)YT-600机械液压式中小型单调节调速器工作容量为600N.M (4)WST-1000-4.0微积式特小型双调节调速器额定工作率为4，工作容量为1000N.M 作业二： 1.电液调速器由哪几个部分组成？测频回路的作用是什么？有哪几种型式的测频回 路？人工失灵区的意义何在？ 答：电液调速器由三部分组成：传感器，主调速器（505），TM-25LP执行机构。测频回路：利用电容元件C和电感元件L组成的谐振回路，相当机械调速器中飞摆的作用。送至信号综合回路达到控制水轮机、实现机组自动调节的目的。测频回路四种型式：A:永磁机----LC 测频回路，B：发电机残压----脉冲频率测量回路，C：齿盘磁头----脉冲频率测量回路，D：发电机残压----数字测频电路。 人工失灵区的意义：可以实现当系统频差在该段范围内该机组基本上不参加调节，从而起着固定负荷的作用，即人为地造成失灵区。以利于机组稳定的承担基本负荷，也有利于电力系统的运行。但当系统频率偏差较大，即超过该段范围时，则机组仍保持原来静特性的斜率，使机组有效的参加调解。 2.电液调速器中，连接电气部分和机械液压部分的关键元件是什么？它的作用是什 么？ 答：电液转换器。作用：将电气部分输出的综合电气信号，转换成具有一定操作力和位移量的机械位移信号，或转换成为具有一定压力的流量信号。 作业三： 1.和模拟电调相比，微机调速器的优点何在？
水轮机安装 水轮机部件在水电站内组装和调试的施工过程。 水轮机部件包括尾水管、转轮室、座环、蜗壳、导水机构、转轮、主轴、导轴承、止水密封装置等。其中尾水管、转轮室、座环和蜗壳安装后均埋人混凝土中，称之为埋设部件。其余为可拆卸部件，其中转轮、主轴又称为转动部件。大、中型水轮机大多采用立式结构.小型水轮机多为卧式结构。根据水轮机结构型式不同，安装工艺方法也不同。立式水轮机安装大、中型水轮机的主要部件由于尺寸大，重量大，受运输条件限制，制造厂通常将其分为若干瓣加工制造，运至现场再组装成整体.如座环、顶盖等;有的部件运至现场后拼装焊接成整体，如尾水管、蜗壳及大型转轮等。所以安装也是制造的延续。随着单机容量增大，技术要求日益提高，安装前要认真制订好施工措施，保证良好的安装质量。 水轮机安装定位首先根据水工建筑物测量基准点，定出水轮机的安装中心线和标高点。水轮机中心线以水平面坐标X、Y 轴表示。Y轴为机组上、下游水流方向线，上游侧为+Y，下游侧为一y;X轴为贯通厂房的横方向线，左侧为+X.右侧为一X。X、y轴的交点即为水轮机的中心点，通过中心点的垂直线即为水轮机垂直中心线。厂房上、下游墙上和左右两侧放置方位基准点和标高点，作为水轮机安装定位的依据。水轮机的埋设部件按
水轮机的中心线和安装高程找正，尾水管、转轮室、座环等几何圆心，严格地与水轮机垂直中心线和标高调整一致。部件上相应的X、Y 方位与水轮机的X、Y轴线调整一致。水轮机其他部件是以座环或转轮室的镬孔中心为准安装找正，其方法可分为钢琴线找正法和实物找正法两种。钢琴线找正法是在水轮机中心挂一条钢琴线，其下端挂一重锤，浸没于盛有机油的桶中。底环、导叶、顶盖等均按此钢琴线找正，使其互相保持同心。实物找正法是先将水轮机转轮和主轴吊入机坑，按座环或转轮室找正其中心位!，底环、导叶、顶盖、固定止漏环等再按转轮找正。尾水管、转轮室安装大型水轮机的尾水管，制造厂只供给成形的瓦片，在工地进行拼装焊接。调整好中心和高程，用拉紧螺栓固定后浇筑二期混凝土。抽流式水轮机在尾水管上方设有转轮室，其中心是作为机组安装中心线的基准，因此在安装时要精确调整其中心、高程，同时调整其圆度和同心度，加以固定后浇二期混凝土。 座环、蜗壳安装和焊接混流式水轮机座环和蜗壳与轴流式水轮机结构不同，安装方式也不同。 (1)混流式水轮机的座环安装在尾水管的上方。座环一般是制成分瓣的结构，在现场用螺栓连接或焊接成整体。座环安装找正后，固定在支墩上。水轮机金属蜗壳一般由多节组成，每节蜗壳围绕着座环进行安装，先从和+X轴线重合的定位节开始，向上游方向和下游方向，同时从小头方向进行挂装.每调整好一条环
大型发电机 一、发电机概述 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机可分为直流发电机和交流发电机，交流发电机又可分为同步发电机和异步发电机(很少采用) ，还可分为单相发电机与三相发电机。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 二、发电机的工作原理 按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。图1为同步发电机的工作原理图。发电机转子与汽轮机转子为同轴连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动。发电机转子绕组内通入直流电源后，便建立了一个磁场，这个磁场有一对主磁极，它随着汽轮机发电机转子旋转。磁通自转子的一个极（N级）出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙，进入转子另一个极（S极）构成回路。 图1 同步发电机工作原理图2 发电机出线的接线发电机转子具有一对磁极，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势正好交变一次（假如发电机转子为P对磁极是，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。当汽轮机以每分钟3000转旋转时，发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次。这样，发电机转子以每秒50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中心点）连在一起，绕组的首端引出线与用电设备相连，就会有电流流过，如图2所示。 三、发电机的结构 图3 大型发电机基本结构 目前我国热力发电厂的发电机皆采用二极、转速为3000r/m的卧式结构。如图4所示，发电机最基本的组成部件是定子和转子。 图4 300MW汽轮发电机组侧视图 1-发电机主体；2-主励磁机；3-永磁副励磁机；4-气体冷却器；5-励磁机轴承；6-碳刷架隔音罩；7-电机端盖；8-连接汽轮机背靠轮；9-电机接线盒；10-电路互感器；11-引出线；12测温引线盒；13-基座定子由铁芯和定子绕组构成，固定在机壳（座）上，转子由轴承支撑置于定子铁芯中央，
水轮机调节基础知识 1、反应电能质量指标：电压和频率。 2、水轮机调节：在电力系统中，为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。 3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。。 4、Kf 越大，或者δf 越小，或者转速死区越小，离心摆的灵敏度越高。 5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大 6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。，Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。 7、水轮机调节的途径：改变导叶开度或喷针行程，方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。 8、水轮机调节的特点：自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性，速度性，准确性要求高。 9、调速系统的组成：被控对象，测量元件，液压放大元件，反馈控制元件。 10、引导阀的作用：把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化，去控制辅助接力器活塞的运动。 11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构，输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。用于实现机组有差调节，以保证并网运行的机组合理地分配负荷。 12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件，只在调节过程中存在，调节过程结束后，反馈位移自动消失，这种反馈称为软反馈或暂态反馈。作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。 13、硬反馈的作用：实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。 14、硬反馈的组成：反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。 15、软反馈的作用：提高调节系统的稳定性，改善调节系统的品质。 16、缓冲装置的组成：壳体，主动活塞组件，从动活塞组件，针塞组件，弹簧盒组件。 17、 18、调差机构的作用：用于改变机组静特性斜率，确定并列运行机组之间负荷的分配，防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。 19、调差机构的组成：螺母，螺杆，反馈框架，转轴 20、转速调整机构的作用：当机组单机运行时用于改变机组转速，当机组并列于无穷大电网运行时用于改变机组所带的负荷。 21、转速调整机构的组成：手轮、螺杆、螺母。 22、调节系统的静特性：统节系统处于平衡状态时机组转速与发电机出力之间的关系。 23、调节规律的输出信号接力器位移y 与输入信号转速x 之间的关系称为调节规律。PI ：比 例积分型S K K S G I P PI /)(+=，PID 比例积分微分型s K s K K s G D I P PID ++=/)( 24、 bp 与调节系统的构造有关，与机组特性和运行水头无关。 ep 与两者都有关。 25、调速器的典型环节：比例环节、积分环节、理想微分环节、实际微分环节、惯性环节。 26、按元件结构不同分为：手动、电动、机械液压型、电气液压型、微机调速器； 27、按容量分为：特小型、中小型、大型调速器； 28、按执行机构不同分为：单调节（混流，轴流定浆式）、双调节调速器（轴流转浆，贯流转浆，冲击式）； 29、按调节规律：PI 型，PID 型 30、按所有油压装置和主接力器设置情况分为：整体式和分离式。 31、离心摆工作原理:当离心摆在额定转速时，如果转速增加则离心力增大，重块外张使转动套升高；反之则转动套下降，这样，离心摆转速的变化就以转动套位置的高低反映出来 32、离心摆的作用：将机组转速偏差信号按比例装换成装套的位移信号，传递给引导阀。 33、离心摆静特性：离心摆静态方程式表示在稳定工况时，离心摆的转速几乎与转动套行程
水轮发电机的构造 本课件2012年8月重新编辑（将图片黑底色更换为白色） 水轮机的转速都比较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz的交流电，水轮发电机采用多对磁极结构，对于每分钟120转的水轮发电机，需要25对磁极。由于过多磁极不易看清结构，本课件介绍一个有12对磁极的水轮机发电机模型。 水轮发电机的转子采用凸极式结构，图1是发电机的磁轭与磁极，磁极安装在磁轭上，磁轭是磁极磁力线的通路，发电机模型有南北相间的24个磁极，每个磁极上都绕有励磁线圈，励磁电源由安装在主轴端头的励磁发电机提供，或由外部的晶闸管励磁系统提供（由集电环向励磁线圈供电）。 图1 水轮发电机转子有多对磁极 磁轭安装在转子支架上，在转子支架中心安有发电机主轴，在主轴的上端头安装有励磁发电机或集电环。见图2。
图2 水轮发电机转子 发电机定子铁芯由导磁良好的硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀分布着许多槽， 用来嵌放定子线圈，见图3。 图3 水轮发电机定子铁芯 定子线圈嵌放在定子槽内，组成三相绕组，每相绕组由多个线圈组成，按一定规律排列，
见图4。 图4 水轮发电机定子绕组 水轮发电机安装在由混凝土浇筑的机墩上，在机墩上安装机座，机座是定子铁芯的安装基座，也是水轮发电机的外壳，在机座外壳安装有散热装置，降低发电机冷却空气的温度；在机墩上还安装下机架，下机架有推力轴承，用来安装发电机转子，推力轴承可承受转子的重量与振动、冲击等力。见图5。
图5 水轮发电机机墩、机座、下机架 在机座上安装定子铁芯与定子线圈，见图6。 图6 水轮发电机的定子 转子插在定子中间，与定子有很小间隙，转子由下机架的推力轴承支撑，可以自由旋转，见图7。
1.油压装置安其布置方式可以分为分离式和组合式两种. 2.调速器的油压装置是由:压力油罐、回油箱、中间油罐、螺杆油泵、补气阀、 安全阀等组成。 3.齿盘测频回路具有输出频率信号电压的漂移量小，测频精度高的特点。 4.引入测频微分回路可以改善过渡过程的调节品质，提高速度性、缩短调节时 间、减少超调量。 5.位电转换器就是将机械位移信号转换成电信号的位电转换元件。 6.电液转换器室友电气-位移转换和液压放大两部分组成。 7.微机调速器由两部分组成，即微机调节器和液压随动系统。 8.微机型调速器按照输入信号种类的不同，分为模拟量和开关量信号等。 9.电液随动系统由电液转换元件、液压控制元件和执行元件等组成。 10.PLC微机调速器的频率测量采用残压测频时，信号取自母线电压互感器（TV） 或者发电机出口电压互感器；采用齿盘测频时，信号引自安装在水轮机大轴或发电机大轴上的齿盘脉冲转速探测器。 12.微机调速器在不同运行工况下采用不同的调节规律、控制结构、调节参数和调节模式。 13.微机型调速器的调节模式有频率调节模式、功率调节模式、开度调节模式。 14.频率调节模式是一种适用于机组空载运行、并入小电网或孤立电网运行和在大电网以调频方式运行的自动调节模式。 15.若机组并入电网运行，微机调速器一般采用开度调节模式或功率调节模式进行控制，其调节规律PI运算。 16.在模拟型电气液压调速器中，一般采用电液转换器将电气信号转换成机械液压信号。 17.微机调速器的电液伺服系统中所采用的电机转换装置有电液伺服阀、步进电机或伺服电机式电液转换器。电液伺服阀、电液比例阀、伺服电机、步进电机、数字阀。 18.调速器整机静态特性实验母的：通过对调速器静特性曲线y=f（n）的测定，确定调速器的转速死区i ，校验永态转差系数bp值，以鉴别调速器的制造和安 x 装质量。 19.调速器的动态实验主要指空载实验、突变负荷实验和甩负荷实验等。 20.空载扰动实验的目的：实在空载工况下以人为的方法向调节系统输入一个阶跃的转速扰动量，在此阶跃输入下，测出不同调节参数时的动态品质，从而确定空载运行时的最佳调节参数，并为带负荷运行确定参数参数提供初步依据。21.突变负载实验的目的：是观测与分析调节系统在负荷突变时的动态特性，选择带负荷工况下的最佳调节参数值，确保调节系统既有良好的响应特性，又有较好的稳定性。 22.甩负荷实验目的是校验调速器动态特性的一个重要项目。其实验目的是：（1）在已选定的调节参数下，考核调节系统过渡过程的动态品质指标，鉴定调速器的工作性能和调节质量。 （2）检查机组甩负荷后的最大转速上升率和蜗壳压力上升值，验证调节保证计算的正确性，为机组的安全运行提供数据。 （3）最后整定导叶关闭时间和关闭规律 （4）测量调节系统静特性曲线 23.甩100%额定负荷实验的目的是：检验机组在选定的参数下调节过程的速动性和稳定性，检查能否满足调节保证计算的要求。 24.用户除了要求供电安全、可靠和经济外，还要求电能的频率、电压保持在额定值上、下的某一范围内。 25. 调节保证计算的任务是：根据水电站压力引水系统和水轮发电机组特性，选择合理的导叶调节时间和调节规律，进行最大水击压强变化值和最大转速上升值