水轮机
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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。
水轮机结构介绍水轮机是利用水能转换为机械能的一种装置,是发电厂中常用的主要发电设备之一、下面将对水轮机的结构进行详细介绍。
水轮机主要由机壳、转轮、导向装置、涡排装置、轴承和透水管道等组成。
1.机壳:水轮机的机壳是一个装置的外部保护壳,一般由钢板或钢铸件焊接而成。
机壳内有良好的润滑和密封装置,以保证机器的正常运转,并能减少机械损耗,并防止泄漏。
2.转轮:转轮是水轮机的核心部分,是水能转换为机械能的重要部分。
转轮的形状和组织结构根据不同的水轮机类型而有所不同,常见的有斜流式、混流式和轴流式等类型。
3.导向装置:导向装置起到引导水流进入转轮并调节进水流量的作用。
导向装置一般由多个可调节的导叶组成,导叶的位置和角度可以通过液压机构或机械装置进行调节,以实现对水流的控制。
4.涡排装置:涡排装置将已经转过水轮机的水流排出,将水流的动能转化为排出水流的动能。
一般情况下,涡排装置由锥壳、导管和涡轴组成,通过设计合理的导管形状和尺寸,使水流尽可能地获得动能转换。
5.轴承:轴承用于支撑和固定转轮和轴的位置,以减少旋转过程中的运动摩擦和机械损耗。
轴承在水轮机中至关重要,要求具有较高的承载能力和良好的摩擦性能。
6.透水管道:透水管道用于将调节好流量的水流引入水轮机的导叶中,以驱动转轮旋转。
透水管道的设计应保证水流顺利地进入和离开水轮机,并尽量减少水流中的压力损失和涡旋现象。
水轮机通过上述各部分的相互配合和工作,将水能转化为机械能,实现发电厂的发电功能。
在实际应用中,水轮机的转速和功率可根据工作需求进行调节和匹配,并通过自动控制系统来控制和监测水轮机的运行状态。
总之,水轮机是一种利用水能发电的设备,它通过机壳、转轮、导向装置、涡排装置、轴承和透水管道等部分的协同工作,将水能转化为有用的机械能。
水轮机的设计和运行状态对于发电厂的稳定运行至关重要,因此,在水轮机设计和制造过程中需要严格遵循相关的技术规范和要求,确保水轮机的性能和安全性。
简述水轮机型式水轮机是一种利用水能转换成机械能的机器,其类型根据运动方式、叶轮布置、水流方向和水力调节控制方式等不同条件而存在多种不同的型式。
本文将分别从以下几个方面来对水轮机型式进行简要介绍。
一、按照运动方式分类水轮机依据叶轮运动方式不同,可以分为以下两类:1.移动式水轮机移动式水轮机是指叶轮和轴心是动态的。
例如,过流式水轮机和喷射式水轮机就属于这类。
其中,过流式水轮机是指水流顺着叶轮的截面径流过,扭矩转矩均作用在叶轮上,且是流量比较大、落差较小的场合中应用较多的水轮机。
这种水轮机不仅结构简单,而且使用范围广泛,既可以用于水电站,也可以用于农业灌溉和排涝。
喷射式水轮机则是利用水流喷射来推动叶轮的一种水轮机,其最大特点是高速、噪音小、振动少、气蚀干扰小。
该水轮机需要电力机械带动喷嘴形式对水进行高速喷射,以产生剪切作用,使得水通过喷口时加速,从而推动叶轮运转。
蜗壳式水轮机是指将水从三叶泵引导至叶轮外围及蜗壳内部,并以它自己的动力行使叶轮进而产生电能的一种水轮机,它的叶轮内部被安装有充分凸起的贝壳的形似蜗壳的蜗壳形容器,用以产生或加强水流速度。
横流式水轮机则是指叶轮平行于水平面,水从轴心左右两侧流过,并有叶片的步进间隔向前或向后斜度的一种水轮机。
根据叶轮放置方式的不同,可以分为单桨横流式水轮机和双桨横流式水轮机两种。
这种水轮机在水头高度较低的场合中使用较为广泛,但它比过流式水轮机叶轮的轮轴布置复杂,同时相对应的流量也较小。
二、按照叶轮布置分类叶轮布置在水流方向与轴线重合的水轮机,又称反力式水轮机。
水从叶轮外周流向中心,在叶轮叶片上反弹,通过弹性作用对叶轮进行推动,从而产生动力。
直流水轮机在水压大、水头高的情况下使用效果更佳。
但是它的结构比较复杂,需要较高的制造水平和运营管理水平。
2.斜流水轮机斜流水轮机是指叶轮的排流方向与轴线呈不同角度的一类水轮机。
在操作中,水由叶轮的轮缘流向轴心,随后经过一系列弧形或笔直的叶片后,呈现出垂直叶片的方向,最终经过底部的唇缘流出。
水轮机结构及工作原理
水轮机是一种利用水流转动轮盘产生动力的机械装置,它可以将流体动能转化为机械能。
水轮机结构简单,主要由导流装置、转轮、出水装置和传动装置组成。
导流装置通常由水导管、导叶或导流管等构成,主要作用是引导水流进入转轮;转轮是水轮机的核心部件,通常由叶片和轮辐组成,它负责将水流的动能转化为机械能;出水装置用于将转轮后的水流排出;传动装置则将转轮的机械能传递给其他设备,如发电机或机械磨粉机等。
水轮机的工作原理基于液体在流动过程中所具有的动能和压力能。
当水流进入转轮时,叶片将水流的动能转化为转轮的旋转动能,然后通过传动装置将旋转动能传递出去。
在转轮内部,水流的压力能也会对转轮产生作用,进一步增加了转轮的驱动力。
水轮机的工作过程可以分为导流、冲击和排泄三个阶段。
在导流阶段,导流装置将水流引导进入转轮,并使其流向叶片;在冲击阶段,水流与叶片相互作用,使叶片受到冲击力,从而转动转轮;在排泄阶段,转轮后的水流通过出水装置被排出。
总之,水轮机通过利用水流动能和压力能的转化,将水流的动能转化为机械能,实现了能源的转换和利用。
水轮机具有结构简单、效率高等优点,在水力发电、水泵和机械加工等领域得到了广泛应用。
第一节水轮机概述一、水轮机工作参数1、水轮机工作水头(1)水轮机槪念:水流付出的能量转换成旋转机械能的机器。
(2)水轮机工作水头:水轮机进口断面与出口断面水流单位能量之差。
公式H=Hst-Δh发电机水轮机ⅠⅠγZIⅡ∏ⅡⅡα1v122g1即:水轮机工作水头等于水电站净水头。
Hst---水电站毛水头,等于上下游水位差Δh----水头损失,引水管的沿程水力与局部水力损失(3)设计水头:水轮机发额定出力是的最小水头。
2、水轮机的功率和效率(1)水轮机的功率:单位时间内,水流对水轮机所做的功。
用N表示。
公式:N=9.81QHη其中:Q为水轮机流量η为水轮机效率,现在的水轮机效率可达90%以上,而模型效率可达95%。
(2)水轮机效率:水轮机把水轮机出力与水流出力之比,主要有三方面的效率损失:①容积效率:即一部分水量没有流经转轮做功,损失了。
如:主轴漏水,下迷宫环漏水等。
用ηq表示。
2②水流效率:转轮在旋转过程中,克服水的阻力所损失的功率,用ηd表示。
③机械效率:克服主轴与轴承之间的摩擦阻力所消耗的功率,用ηm表示。
则:水轮机的效率为η=ηq×ηd×ηm3、流量单位时间内流过转轮的水量,以Q表示,单位m³/s。
两种说法:①水轮机发额定出力时的最大流量②在设计´水头下,水轮机发额定出力时的流量。
4、水轮机的转速(1)定义:单位时间内水轮机旋转次数,以n表示。
n10´Hav公式n=──────D13其中:n10´为最优单元转速Hav 为加权平均水头,在某些情况下可取设计水头。
(2)水轮机额定转速按(1)式计算结果,取相近发电机同步转速为水´轮机额定转速,可大于计算结果。
同步转速按n=f×60/P计算。
其中f=50HZ,P为磁极对数。
(3)飞逸转速:水轮机发额定出力时,突然跳闸,而调速器又失灵,不能关/闭导水机构,以致转速快速上升,并达到某一最高值后稳定,这个空转的最高转速就是水轮机的飞逸转速。
水轮机原理及构造水轮机是一种将水流动能转化为机械能的能量转换装置。
它的工作原理基于动能守恒定律和能量守恒定律。
水轮机的构造主要包括水轮机轮盘、水轮机叶片、水轮机导叶和水轮机主轴等。
水轮机的工作原理:水轮机的工作原理是利用水流的冲击力和动能来推动轮盘旋转,从而进行能量转换。
具体来说,水轮机是利用流体在受力后产生的动量变化来实现动能转化的。
当水流经过水轮机叶片时,由于叶片形状和速度的变化,水流的动量发生了变化。
这个过程中,水流的动能减小,而叶片所受到的水流冲击力增加,从而推动轮盘旋转。
水流的动力作用可分为冲击力和剪力两部分,它们共同作用在叶片上,产生一个向环形斜盘中心方向的作用力,使其在金属皮带或摩擦轮的拉力下转动。
水轮机的构造:1.水轮机轮盘:水轮机轮盘是水轮机的主要部件,它可以分为定子轮盘和转子轮盘两部分。
定子轮盘通常是固定的,而转子轮盘则与主轴连接,并能转动。
轮盘的外形和材料选择需根据具体的工作条件和需求来确定。
2.水轮机叶片:水轮机叶片是位于轮盘上的一系列叶片,其形状和角度的设计对水轮机的性能具有很大的影响。
一般来说,叶片可以分为定叶和移动叶两种类型。
定叶是固定在轮盘上的,主要用于导向水流;移动叶则可以调整角度,用于控制水流的进入和出口。
叶片通常由耐磨和高强度的材料制成,如钢铁或铝合金。
3.水轮机导叶:水轮机导叶位于叶片和进水管道之间,用于引导水流进入叶片。
导叶的设计可根据水流的速度和压力来决定。
通常,导叶是可调角度的,通过调整导叶的角度,可以控制水流的流向和流速,从而实现对水轮机的调节。
4.水轮机主轴:水轮机主轴是连接轮盘和发电机或其他设备的中心轴。
它负责传输轮盘旋转产生的机械能,使之转化成用于发电或其他工作的机械能。
主轴的设计需考虑到承载能力、刚度和传动效率等要素。
除了以上主要构造部件外,水轮机还包括导叶机构、轴承、机壳和冷却系统等辅助部件。
导叶机构通常是由液压或电动设备控制,用于调节导叶的角度。
目录第一节水轮机的主要类型第二节水轮机的工作参数第三节水轮机的型号第四节水轮机的装置型式第五节水轮机发展综述第一章水轮机的主要类型、构造第一节水轮机的主要类型自然界有多种能源,其中有很多式可以开发利用的,目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。
其中水能是一种最经济的能源,水能的开发利用已受到越来越多的关注。
我国有着丰富的水力资源,对水能的开发利用已受到社会的广泛关注,对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。
水轮机作为将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机,是水电站中最重要的组成部分。
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1-1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,是现代应用最广泛的一种水轮机。
图1-1 混流式水轮机1—主轴;2—叶片;3—导叶2.轴流式水轮机如图1-2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。
水轮机的类型构造及工作原理水轮机是一种将水流动能转化为机械能的装置,广泛应用于水利发电、抽水、供水等领域。
根据不同的工作原理和构造方式,水轮机可以分为以下几种类型:1. 蓄能式水轮机(Impulse Water Turbine):蓄能式水轮机通过高速水流冲击叶轮上的叶片,将水流的动能转化为叶轮的动能,再通过机械传动将动能转化为机械能。
蓄能式水轮机可以进一步分为斯奈尔逊水轮机、佩尔顿水轮机和弧翻水轮机等。
斯奈尔逊水轮机(Pelton Turbine):斯奈尔逊水轮机是一种利用高速喷射水流冲击叶片的水轮机。
当高速的水流经过喷射管,喷射口处有一个喷嘴,水流经过喷嘴变为高速的射流,射流喷向叶轮上的叶片,冲击叶片使其转动。
斯奈尔逊水轮机主要适用于高水头和小流量的水力发电站。
佩尔顿水轮机(Turgo Turbine):佩尔顿水轮机是斯奈尔逊水轮机的改进型,喷口由一个切割型孔道和一个喷射皮供水孔组成,通过设计孔道形状和取适当的工作压力,充分利用水力能量,使得佩尔顿水轮机相对效率高,适用于中、小型水力发电站。
弧翻水轮机(Cross-Flow Turbine):弧翻水轮机是一种垂直轴流式水轮机,水流经过顶部的导水管流入导水槽,然后通过导叶导入叶轮,流经叶轮后再通过弧翻装置流出。
弧翻水轮机适用于较低水头和大流量的水力发电站。
2. 反作用式水轮机(Reaction Water Turbine):反作用式水轮机是通过水流对叶轮叶片的冲击和流经叶轮的作用力来驱动叶轮旋转的水轮机。
反作用式水轮机可以进一步分为法兰西斯水轮机、咆哮水轮机、半径式水轮机等。
法兰西斯水轮机(Francis Turbine):法兰西斯水轮机是一种水流流过叶轮两侧的轴流水轮机,水流首先流经导叶,然后分流流经叶轮两侧,冲击叶片使其旋转。
法兰西斯水轮机适用于中、高水头和大流量的水力发电站。
咆哮水轮机(Kaplan Turbine):咆哮水轮机是一种可调桨叶片的轴流水轮机,叶轮上的桨叶可以根据水流条件的不同调节叶片角度,以适应不同的工况。
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。
水轮机的类型构造及工作原理水轮机是一种将水的动能转化为机械能的设备,广泛应用于发电、泵送和提水等领域。
根据其工作原理和构造特点的不同,可以将水轮机分为以下几种类型:1. 响应式水轮机(Impulse Turbine):响应式水轮机利用高速喷射的水流对叶片产生冲击力,从而驱动轮盘转动。
其构造包括水流喷嘴、喷流管道、叶片轮盘和出水管道等部分。
当水流通过喷嘴时,由于喷嘴内部构造的改变,水流速度迅速增大,导致水流的动能增加。
当喷流进入喷流管道后,受到喷流引导叶片上,水流的动能被转化为轮盘的动能,推动轮盘加速转动。
此时,水流的压力能由于水流速度的增加而降低。
最后,水流通过出水管道排出。
2. 反应式水轮机(Reaction Turbine):反应式水轮机是利用水流动能的转化和扩张来驱动叶片转动的。
它在喷水嘴和叶片间建立起一定的水力耦合关系。
反应式水轮机包括水流引导器、胶囊壳、叶片和出水管道等部分。
当水流通过水流引导器时,水流被引导到胶囊壳内,形成围绕叶片旋转的水流。
水流在转动的过程中,受到叶片的作用力,导致叶片与水流之间的动量交换,从而使叶片和轮盘转动。
反应式水轮机在转动的同时,能够将水的压力能和动能同时转化为机械能。
3. 流浪式水轮机(Turbo Generator):流浪式水轮机是水轮机的一种高效型式,其叶片通常呈现湾形,能够在相对低的水头条件下工作。
流浪式水轮机的构造与反应式水轮机类似,主要包括水流引导器、胶囊壳、叶片和出水管道。
流浪式水轮机通过引导水流在叶片上形成湍流,使水流的动能转化为叶片的动能。
在水流引导器和胶囊壳之间形成的高速流动水流,能够有效驱动叶片和轮盘转动。
流浪式水轮机的工作原理类似于反应式水轮机,能够同时利用水的压力能和动能。
总的来说,水轮机的工作原理是通过水流对叶片的冲击或水流与叶片之间的相互作用来驱动叶片和轮盘转动,将水的动能转化为机械能。
水轮机的构造主要包括水流引导器、胶囊壳、叶片和出水管道等部分。
水轮发电机结构介绍水轮机是水轮发电机的核心部件,它直接受到水流的作用,将水的动能转化为机械能。
水轮机一般由水轮叶片、转轴和轴承组成。
水经过水轮叶片时,叶片会受到水流的冲击力,从而转动水轮。
水轮的转动会带动转轴一起旋转,使得机械能得以传递到发电机上。
水轮叶片的形状和数量不同,可以分为斜梁式、斜流式、直径式等,根据不同的水流特性选择合适的水轮叶片。
发电机是水轮发电机的关键组件,它负责将转动的机械能转化为电能。
发电机一般由定子和转子组成。
定子是固定不动的部件,它包含有一组线圈,通过电流流过线圈产生磁场。
转子则是旋转的部件,它由磁铁构成,当转子旋转时,磁铁与定子的磁场发生相互作用,从而产生电流。
这个原理被称为电磁感应。
通过调整转子的速度和磁场的强度,可以控制生成的电流大小和频率,实现电能的稳定输出。
控制系统是水轮发电机的重要组成部分,它负责监测和控制水轮发电机的运行状态。
控制系统一般由传感器、调速装置和自动化控制装置等构成。
传感器用于测量和监测水流的流量、压力等参数,以及发电机的转速、温度等状态。
调速装置用于控制水轮的转速,保持其在合理的范围内,使得发电机输出的电能稳定。
自动化控制装置可根据传感器的反馈信号,对水轮和发电机进行智能化控制,实现自动化运行。
此外,水轮发电机还需要配备水泵、调节阀和润滑系统等辅助设备。
水泵用于将水引导到水轮发电机,提供水流能量。
调节阀用于调节水流的压力和流量,优化水轮发电机的工作效率。
润滑系统则是对水轮发电机的轴承和机械部件进行润滑,降低摩擦损耗,延长使用寿命。
总之,水轮发电机是一种通过水流驱动的发电装置,由水轮机、发电机和控制系统等组成。
它利用水的动能转化为机械能,再将机械能转化为电能。
水轮发电机在水力发电中起到至关重要的作用,它可以通过合理的设计和控制,实现高效稳定的电能输出。
随着技术的发展,水轮发电机的结构和性能还将进一步优化和改进,为可持续发展提供更多清洁能源。
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。
水轮机运行中的故障分析及处理措施水轮机是一种利用水能转换成机械能的设备,广泛应用于水利发电、灌溉和工业生产等领域。
在水轮机的运行过程中,也会出现各种故障,影响设备的正常运行。
本文将对水轮机运行中常见的故障进行分析,并提出处理措施,以便及时解决故障,保证水轮机的正常运行。
一、水轮机运行中的常见故障1. 水轮机启动困难水轮机在启动时出现困难的情况,可能是由于供水不足、水泵故障或者进水管道堵塞等原因导致。
如果水轮机启动时槽坑中的水面低于设计水位或者水轮机叶片受损,也会导致启动困难。
2. 水轮机运行不稳定水轮机在运行过程中出现不稳定的情况,可能是由于水流压力不稳定、水位波动大或者导叶调整不当等原因导致。
还有可能是水轮机内部零部件损坏或者转动不平衡导致。
3. 水轮机漏水水轮机在运行过程中出现漏水情况,主要是由于密封件老化、损坏或者安装不当造成。
管道连接处的螺栓松动、焊缝开裂等也会导致水轮机漏水现象。
4. 水轮机产生异常噪音水轮机在运行过程中产生异常噪音,可能是由于轴承损坏、叶轮脱落或者叶轮与导叶间的摩擦等原因造成。
还有可能是水轮机内部受到外部冲击或者振动过大导致的异常噪音。
1. 水轮机启动困难对于水轮机启动困难的情况,首先需要检查供水情况,确保供水充足并且没有供水管道堵塞的情况。
如果供水情况正常,可以对水泵进行检查,排除水泵故障。
同时也需要检查水轮机槽坑的水位情况,确保水位正常。
还需要对水轮机叶片进行检查,确保叶片完好。
如果发现问题,及时进行维修和更换。
2. 水轮机运行不稳定对于水轮机运行不稳定的情况,可以通过调整导叶角度、改善水流压力稳定性、增加水位控制等措施来解决。
还需要定期进行水轮机的检查和维护,确保内部零部件完好,并进行平衡校正。
3. 水轮机漏水对于水轮机漏水的情况,首先需要对水轮机的密封件进行检查,及时更换老化或者损坏的密封件。
同时也需要对管道连接处的螺栓进行检查,确保螺栓紧固,焊缝完好。
漏水部位需要定期进行检查和维护,确保安全运行。
昆明冶金高等专科学校水轮机毕业设计学校:学院:班级:姓名:学号:目录摘要第1章水电站总体布置和厂区布置 (4)1.1 工程概况和基本资料 (4)1.2 白河电站枢纽位置选择 (5)1.3 主厂房位置选择 (6)1.4 变压器场及开关站位置选择 (7)1.5 副厂房位置选择 (8)1.6 厂区交通及附属建筑物布置 (9)1.7 尾水渠布置 (10)第2章输水系统设计 (10)2.1 压力隧洞的洞线选择 (10)2.2 进水口设计 (13)2.3 隧洞洞径的计算 (16)第3章高压管道设计 (16)3.1 调压井设置 (16)3.2 管道管径的确定 (17)3.3 分岔管角度的确定 (19)第4章水电站厂房布置设计 (20)4.1蜗壳尺寸的确定 (20)4.2 主厂房轮廓尺寸确定 (21)4.2.1 机组段平面尺寸确定 (21)4.2.2 主厂房几个控制高程的确定 (23)4.2.3 安装间及门厅间的布置 (26)4.3 尾水平台及尾水闸室布置 (26)4.4 厂内机电设备及交通起吊运输 (26)4.4.1 厂房布置的确定 (26)4.4.2 厂内机电设备的布置 (28)4.4.3 厂内交通布置 (29)4.4.4 厂内起吊运输 (29)4.5 副厂房的布置设计 (29)4.5.1 低压配电装置(低压开关室) (29)4.5.2 中央控制室 (29)4.5.3 直流设备室 (30)4.5.4 厂用动力盘室 (30)4.5.5 载波通讯室 (30)4.5.6 集缆室 (30)4.5.7 继电保护盘室 (31)4.5.8 通讯室及远动装置室 (31)4.5.9 其他生产和生活用房 (31)参考文献 (31)附录: (32)致谢 (36)腊寨水电站建筑物初步设计指导教师:王若摘要:白河水电站是一座装机容量为6×15MW的坝后引水式水电站,白河水利枢纽由挡水建筑物,泄水建筑物,进水、引水建筑物及平水建筑物构成。
本设计主要是在电站的水轮机、发电机等机电设备已选定的基础上,对白河水利枢纽中的水电站建筑物部分进行初步设计。
具体设计内容包括:水电站厂区总体布置、输水系统设计、高压管道计算设计和水电站厂房布置设计。
水电站总体布置主要包括枢纽位置的选择、主副厂房的位置确定、厂区交通和尾水渠的布置,这部分的设计主要考虑到的因素是地形条件、地质条件、施工条件、管理运行等因素。
压力隧洞洞线的选择、进水口的设计和隧洞洞身的设计共同组成了输水系统设计。
高压管道设计则主要由调压井设计和分岔管设计组成。
水电站厂房的布置是重点内容,这一部分主要包含水轮机蜗壳尺寸的计算、主厂房轮廓尺寸的计算和控制搞成的确定、场内机电设备及交通起吊运输的设计及副厂房的布置。
关键词:水电站厂房;输水系统;高压管道;水轮机;机电设备第1章水电站总体布置和厂区布置1.1 工程概况和基本资料1.地理位置和交通条件白河水电站位于汉江上游干流、陕西省白河县与湖北省郧西县交界处,是汉江上游干流七级电站开发的最末一级。
上距蜀河水电站坝址约38.0km、安康水电站147.0km,下距金钱河河口约0.65km,距白河县城关镇约11m、距孤山水电站约35.5km、距丹江口水利水电枢纽坝址约213.0km。
汉江白河水电站枢纽工程的开发任务是以发电为主,兼顾航运。
白河水电站对外有铁路,公路交通。
铁路可延伸至安装场外的会车场。
电站机电设备主要靠铁路运输。
2.气象资料白河水电站工程主要项目均位于陕西省白河县麻虎乡境内,涉及主要河流为汉江右岸麻虎沟。
白河坝址天然多年平均径流量为228亿m3,平均流量为721m3/s,麻虎沟为汉江右岸一级支流,河道全长18.1km,干流比降30.85‰,流域面积83.5km2。
白河水电站属于北亚热带季风气候区,夏季主要受西南季风的影响,温高、湿重;冬季受偏北风及大陆冷高压的影响,气候寒冷、干燥。
工程区多年平均年降水量在700~1800mm之间降水量的年内分配很不均匀,年降水主要集中在6~9月,多年平均地面温度为17.7℃。
多年平均最大风速为20m/s,多年平均风速为1.1m/s,盛行风向以东南风为主。
3.地形资料白河穿行于秦巴山地之间,干流峡谷与盆地相间,除汉中、安康盆地外,河道多深切于基岩之中,山高坡陡,谷窄水急,河道比降大。
工程区域位于秦岭山脉与大巴山的结合部位,汉江上游河段,工程区域属秦巴断块山区。
麻虎沟段河床宽度50~80m,一般水面宽度5~8m,沟底高程195~205m。
右岸为凹岸,属基岩斜坡,坡面植被覆盖,冲沟不发育,不存在泥石流。
白河主坝两岸山势均较陡峭.并逼近河道。
往上游去,右、左岸为河谷,地形均变为开阔。
白河隧洞经选定在右岸山岩中,该处山岭高程为250m左右。
高出河床l50—l50m,山的坡度一般为35。
-45。
,局部地区达45~60。
靠近尖岩一侧山岭高程略低,在坝轴线处山岭最高,再向下游山岭又低下去。
河岸山坡沿较软弱的地层构造带形成几道冲沟,切入山岭达50~70m。
4.地质资料建筑物布置区主要岩石为片麻岩、石英岩以及侵入的大成岩。
尤以石英岩与水工建筑物发生直接关系。
这些岩层受过造山运动的影响,形成逆掩与倒转,使早已形成了坚硬岩面的片麻岩以及石英岩招致空前破坏,在石英岩中差不多所有的层面均有过相对滑动。
地下水以无压形式存在,由两岸资料知道高程为110.66m。
5.泄水建筑物腊寨水电站设有一条泄水支洞,泄水支洞与泄水渠相连,然后流入白河河道。
当万年一遇洪水时,泄水支洞配合其他泄洪建筑物共同泄水,以保证主坝安全;紧急降低库水位时,泄水支洞需投入运行;白河水电站运行初期,安装机组台数较少时,利用泄水支洞泄放下游灌溉用水。
6.水电站设计基本条件根据水能计算得知白河水电站装机容量为6×15MW,校核洪水位(万年一遇)159.50m,设计洪水位(千年一遇)156.50m,最高蓄水位(最高发电水位)157.50m,汛前限制水位126.00m。
最低位水位(全部机组停机)91.50 m,计算尾水位(单机满出力,Q=38.3m3/s)91.84m,正常尾水位(全部机组满出力Q=229.8m3/s)93.50m,最高尾水位(Q=507m3/s)94.60m。
计算水头41.20m,最大工作水头65.10m,最小工作水头27.80m。
1.2 白河电站枢纽位置选择电站枢纽为满足各项水利工程兴利除害的目标,在河流或渠道的适宜地段修建的不同类型水工建筑物的综合体。
电站枢纽从地形条件、地质条件、施工条件及运行管理等几个方面进行考虑有两个不同方案,即右岸布置电站枢纽和左岸布置电站枢纽,两种方案的优缺点比较如下:电站枢纽放在右岸有三个比较显著的优点:①有合适的厂房及开关站位置,开挖工程量小;②铁路交通可直入安装场;③自成独立的施工厂区,与其他建筑物的施工干扰少。
缺点是尾水渠长了些,但不是主要矛盾。
电站枢纽放在左岸有三个比较突出的缺点:①厂房位置地形高,开挖量大;②铁路在右岸,安装期间全部机电设备需经公路转运进厂,极不方便;③施工干扰大,影响廊道、主坝施工。
开挖放炮对附近的民用建筑物的影响较大。
优点是尾水渠长度较短,建设工程量小。
从以上的分析比较可以知道,主要考虑到厂房位置和交通情况,电站枢纽放在右岸较好。
但电站枢纽和压力引水系统是一个有机整体,最终确定电站枢纽的位置还应充分考虑输水系统的布置,具体比较布置见图1-1和附图1。
1.3 主厂房位置选择主厂房是安装水轮发电机组及其控制设备的房间,其中还布置有机组主要部件组装和检修的场所,是厂区的核心建筑物。
由于白河电站主坝建筑材料就地取材,属于土石坝,不能通过坝体内引水,以及白河河道狭窄,布置坝后厂房有困难,因此在水库岸边修建进水口,采用压力隧道引水,厂房建在坝下游河岸边,即采用坝后引水式水电站。
主厂房位置从地质条件、施工条件及运行管理等几个方面考虑,有如下两个不同比较方案可供选择,见图1-2。
方案一:厂房位于靠近坝脚的白色石英岩陡壁下,这个方案优点是:①基础开挖及劈坡工程量小;②厂房位于白色石英岩基上,地基比较好。
缺点是:①调压井所处的的地形、地质条件较差;②高压管道方向与白色石英岩裂隙走向一致;③厂房距坝较近,施工干扰大。
方案二:厂房位于离开坝脚的辉绿岩地带。
这个方案的优点是:①调压井地质条件较好,布置及施工有利;②高压管道方向与白色石英岩裂隙走向交错;③厂房在坝脚300 m之外,施工干扰较少。
缺点是厂房地基较差,开挖工程量大。
主要考虑到调压井的地形条件综合分析后决定,选用第二方案,这样调压井及厂房能同时得到合理的安排。
对于主厂房的准确位置还可作更细致的考虑。
由于厂房后山头岩石风化强烈,在这样的岩体中开挖六根支管及两个岔管,将严重削弱岩体的稳定性。
开挖跨度大,施工安全没有保证。
因此可以考虑将两个岔管放在山体外,做成明的,这样厂房随之外移而离开山坡,据此确定主厂房前后位置。
考虑到主厂房向右移动时,将遇到强烈风化的石灰岩地基,向左移动时,削坡工程量将显著增加,据此确定主厂房的具体位置,见图1-2。
图1-2 白河电站厂房位置比较方案1.4 变压器场及开关站位置选择主变压器场和高压开关站是本别安放主变压器和高压配电装置的场所,他们的作用是将发电机出厂电压升高至远距离送电所要求的电压,并经调度分配后送向电网,一般均布置在露天并靠近厂房以便于与系统电网连接。
白河电站主要变压器场设45000kVA及150000kVA升变压器各一台。
由于白河电站所处的电网附近有两个规模不同的变电站,发电机发的电根据要求要分别送到这两个变电站,考虑到两个变电站所接受的电压不同,因此该白河电站设220kV和110kV开关站各一座,见图1-3。
根据地形及对外交通,110kV开关站占地面积大,布置在紧靠主厂房右侧的一块平坦的滩地上,这样出线和交通都很方便,且靠近主厂房。
220kV开关站占地面积小,布置在主厂房右侧后方台地上,出线及交通尚方便,但需作些平场工作。
根据已选定的主厂房及开关站位置,主变压器场放在主厂房右侧,靠近主厂房较好。
又根据进厂交通,安装场也应放在主厂房右侧。
这样布置从开关站、主变压器、安装场及进厂交通来看都较合理,见图1-3。
图1-3 白河电站枢纽平面1.5 副厂房位置选择副厂房是由布置控制设备、电气设备、辅助设备的房间,以及必要的工作和生活用房所组成,它主要是为主厂房服务的,因而一般都靠近主厂房。
主厂房、开关站及主变压器场位置确定后,对于副厂房的位置有三个方案可供比较,见图1-4。
图1-4 白河电站副厂房位置方案比较方案一:将副厂房放在主厂房上游侧压力岔管明管段。
这个方案特点是:①利用了主厂房与山坡之间明管段上面的空间,并可利用镇墩作为副厂房基础;②低压母线通过沿山坡的母线廊道引至主变压器,电气设备布置比较集中,母线与电线用量较少;③场外附属建筑物(如机修间、仓库等)及场地布置比较方便;④主厂房上游侧设备与管路集中,有些干扰。