水斗式水轮机水电站

正规小水电站施工架构及工作原理详解目前，我国多省份，尤其是欠发达地区确实存在投资低、效益差的小水电站影响生态环境的问题，为了在排查工作中更清晰地了解小水电站的施工架构以及工作原理，我们不妨先学习一下正规小水电站的工作原理是什么样的。

1H表2(HL)、(SJ)三种形式。

3．什么是反击式水轮机和冲击式水轮机？将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。

将水流的动能转换成固体机械能的水轮机称为冲击式水轮机。

4．混流式水轮机的特点及适用范围？混流式水轮机又称法兰斯式水轮机，水流由径向进入转轮，大体沿轴向流出。

混流式水轮机应用水头范围较大，结构简单，运行可靠，效率高。

是现代应用最广泛的水轮机之一。

水头适用范围50～700m。

5．轮流式水轮机的特点及适用范围？轴流式水轮机，转轮区域内水流沿轴向流动，水流在导叶与转轮间由径向转为640～75度)。

8水斗式水轮机有以下几个过流部件，它们的主要功用如下：(1)喷嘴由上游压力水管来的水流经喷嘴后形成一股射流冲击到转轮上，在喷嘴内水流的压力能被转换成射流的动能。

(2)喷针借助于喷针的移动，改变用喷嘴喷出的射流直径，因而也改变了水轮机的进水流量。

(3)转轮它由圆盘和固定在它上面的若干个水斗组成，射流冲向水斗，将自己的动能传给水斗，从而推动转轮旋转作功。

(4)折向器它位于喷嘴和转轮之间，当水轮机突减负荷时，折向器迅速地使喷向水斗的射流偏转。

此时喷针将缓慢地关闭到与新负荷相适应位置。

当喷针稳定在新位置后，折向器又回到射流原来位置，准备下一次动作。

(5)9每11．水轮机产生汽蚀的主要原因是什么？水轮机产生汽蚀的原因比较复杂，一般认为：水轮机转轮内压力分布不均匀，如转轮相对下游水位要装得过高，高速水流流经低压区时，易于达到汽化压力而产生汽泡。

当水流流到高压区时，由于压力增大，汽泡凝结，水流质点以高速度向汽泡中心的撞击，以填充凝结所产生的空隙，从而产生极大的水力冲击和电化学作用，使叶片受到剥蚀产生麻点及蜂窝性孔隙，甚至被穿透而形成孔洞。

水斗式水轮机组成嘿，朋友们！今天咱来聊聊水斗式水轮机组呀！这玩意儿可神奇啦，就好比是一个不知疲倦的大力士，一直在那默默地工作着。

水斗式水轮机组啊，主要是由转轮、喷嘴、主轴等等这些部分组成的。

你想想看，那转轮就像是个超级大的轮子，一直在那转呀转的，多有意思。

而喷嘴呢，就像是个会喷水的小能手，不停地把水喷向转轮，给它提供动力。

咱再说说这转轮啊，它上面有好多的水斗呢，就像是一个个小杯子。

当水从喷嘴喷出来，冲击到这些水斗上的时候，哇塞，那力量可大了去了，就能带动转轮飞快地转动起来。

这转轮一转起来，那可就不得了啦，就开始发电啦，或者带动其他的设备工作啦。

还有那主轴啊，它可是连接着转轮和其他设备的重要桥梁呢。

它就像是一条坚固的纽带，把所有的部分都紧紧地联系在一起。

没有它，那可不行呀！水斗式水轮机组在很多地方都能派上大用场呢！比如说在水电站里，它就是个大功臣。

它能把水的能量转化为电能，给我们带来光明和温暖。

你说神奇不神奇？这就好比是把水变成了金子呀！而且哦，水斗式水轮机组还特别耐用呢。

只要好好地维护它，它就能一直工作下去，为我们服务好多年。

这就像是一个忠诚的朋友，一直陪伴在我们身边。

咱再想想，如果没有水斗式水轮机组，那我们的生活会变成啥样呢？没有电，晚上只能点蜡烛；没有机器运转，很多工作都没法做。

哎呀呀，那可真是不敢想象啊！所以说，水斗式水轮机组可真是太重要啦！它就像是一个默默奉献的英雄，虽然不被大家经常提起，但却一直在那里努力工作着。

我们真应该好好感谢它，好好爱护它呀！总之呢，水斗式水轮机组就是这么神奇，这么重要。

它为我们的生活带来了很多便利和好处。

让我们一起珍惜它，爱护它吧！。

1、水轮机工作参数：1、水头（H）2、流量（Q）3出力（N T）4、效率（η）5、转速（n）2、水轮机的主要类型：（1）反击式水轮机：①轴流式水轮机（轴流定桨式，轴流转桨式）②混流式水轮机③斜流式水轮机④贯流式水轮机（2）冲击式水轮机：①水斗式水轮机②斜击式水轮机③双击式水轮机3、水能能水利发电的基本原理：经过一系列工程措施，有压水流通过水轮机将水能转变为旋转机械能，水轮机又带动发电机转动，再将旋转机械能转变为电能。

水电站就是为了实现上述能量的连续转换而修建的水工建筑物及其所安装的水轮发电设备的附属设备的总和。

4、水头、水力发电的特点：①水能的再生②水能的综合利用③水能的调节④水力发电的可逆性⑤水力发电机组工作的灵活性⑥水力发电生产成本低，效率高⑦有利于改善环境⑧一次性投资大，工期长。

5、反击式水轮机的四大部件及其作用：①蜗壳，进水②座环与导叶，导水③转轮，工作④尾水管，泄洪6、斜流式水轮机的优点：斜流式水轮机转轮叶片装置角可调整，高效区较宽，它的性能介于轴流转浆式水轮机和混流式水轮机之间，运行效率高，水轮机强度高，适用水头高。

7、肘形尾水管设计尺寸：由于弯肘形为谁管内的水流运动非常复杂，一般均是通过模型试验来确定弯肘形尾水管的最优尺寸，在水电站设计是，可根据所选择的水轮机，使用对应推荐的尾水管来确定相关的尺寸，当转轮直径不同时可按直径的比例进行换算。

8、水轮机空蚀：在水轮机过流道内从气泡的形成到溃灭以对流到表面产生作用的这一些列过程9、空蚀系数：是反应水轮机空蚀特性的一个指标，通过空蚀实验得到10、水轮机的吸出高：是从转轮叶片上压力最低点到下右面的垂直的高度11.水轮机的三个相似条件：①几何相似：指原型水轮机和模型水轮机过流通道的所有对应角相等，对应尺寸成比例②运动相似：指同一轮系的水轮机，水流在过流部分同一个对应点的速度三角形相似，也就是说，对应点上同名速度的方向相同，速度大小成比例③动力相似：原型水轮机和模型水轮机过流部件对应点作用的同名力方向相同，大小对应成比例。

水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。

根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。

反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。

一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。

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。

1.混流式水轮机如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。

混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。

图1-4 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。

轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。

根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。

轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。

轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。

但是，这种水轮机需要有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。

图1-5 轴流式水轮机1—导叶；2—叶片；3—轮毂3．斜流式水轮机如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。

斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。

因此，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。

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。

第一章水轮机分类：1.反击式水轮机：混流式、轴流式、斜流式、贯流式；2.冲击式水轮机：水斗式、斜击式、双击式。

混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。

轴流式水轮机：水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。

斜流式水轮机：水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。

贯流式水轮机：贯流式水轮机是一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机。

水轮机的水头，也称作工作水头、净水头，是指单位重量水体通过水轮机时的能量减小值。

设计水头Hr：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。

设计流量是水轮机发出额定出力时所需要的最大流量。

水轮机的输出功率为水轮机主轴传递给发电机的功率，常称为水轮机出力，用N表示。

各种形式水轮机的转轮标称直径规定如下：1、对混流式水轮机是指其转轮叶片进水边的最大直径。

2、对轴流式、斜流式和贯流式水轮机是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径。

3、对冲击式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。

水轮机型号：（1）ZZ560-LH-800，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800cm。

（2）GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定浆式水轮机，卧轴，灯泡式引水，转轮直径为300cm。

（3）2CJ20-W-120/2X120，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，设计射流直径为10cm。

水轮机的最优工况即效率η最高的工况。

最优工况的两个基本条件：无撞击进口和法向出口。

第二章蜗壳根据材料可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳。

当水头小于40m时多采用混凝土蜗壳；当水头大于40m时，常采用金属蜗壳。

混凝土蜗壳一般用于大、中型低水头水电站。

从蜗壳鼻端至蜗壳进口断面之间的夹角称为蜗壳的包角。

蜗壳的包角φ0：金属蜗壳，φ0=345°；混凝土蜗壳，φ0=180°—270°尾水管的作用：1、汇集并引导转轮出口水流排往下游；2、当H 2>0时，利用这一高度水流所具有的位能；3、回收转轮出口水流的部分动能。

水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。

根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。

反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。

一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。

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。

1.混流式水轮机如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。

混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。

图1-4 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。

轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。

根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。

轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。

轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。

但是，这种水轮机需要有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。

图1-5 轴流式水轮机1—导叶；2—叶片；3—轮毂3．斜流式水轮机如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。

斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。

因此，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。

水电站运维员面试基本常识水电站知识必备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，叶片安放角不能在运行中改变，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。

混流式水轮机是世界上使用最广泛的一种水轮机，由美国工程师弗朗西斯于1849年发明，故又称弗朗西斯水轮机。

与轴流转桨式相比，其结构较简单，最高效率也比轴流式的高，但在水头和负荷变化大时，平均效率比轴流转桨式的低，这类水轮机的最高效率有的已超过95%。

混流式水轮机适用的水头范围很宽，为5~700米，但采用最多的是40~300米。

1.水轮机有哪些工作参数？水轮机的基本工作参数有水头、流量、转速、出力和效率。

水轮机水头是指水轮机进口断面与其出口断面的单位重量水流能量的差值，用H表示，单位为m。

水轮机流量是指单位时间内通过水轮机过水断面的水流体积。

水轮机转速是指水轮机主轴每分钟旋转的次数。

水轮机出力是指水轮机轴端输出的功率。

水轮机效率是指水轮机出力与水流出力之比。

2.水轮机有哪几种类型？水轮机可分为反击式和冲击式两大类。

反击式水轮机包括混流式水轮机（HL）、轴流定桨式水轮机（ZD）、轴流转桨式水轮机（ZZ）、斜流式水轮机（XL）、贯流定奖式本轮机（GD）和贯流转桨式水轮机（GZ）六种型式。

冲击式水轮机包括水斗式（切击式）水轮机（CJ）、斜击式水轮机（XJ）和双击式水轮机（SJ）三种形式。

3.混流式水轮机的特点及适用范围？混流式水轮机又称法兰斯式水轮机，水流由径向进入转轮，大体沿轴向流出。

混流式水轮机应用水头范围较大，结构简单，运行可靠，效率高。

是现代应用最广泛的水轮机之一。

水头适用范围50~700m。

4.轴流式水轮机的特点及适用范围？轴流式水轮机，转轮区域内水流沿轴向流动，水流在导叶与转轮间由径向转为轴向。

定桨式结构简单，但它在偏离设计工况时效率会急剧下降，适用于功率不大及水头变化幅度较小的电站，一般水头范围3~50m。