项目二轴流式水轮机的基本结构

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。

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和反击式水轮机两大类。

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。

早期的冲击式水轮机的水流在冲击叶片时，动能损失很大，效率不高。

1889年，美国工程师佩尔顿发明了水斗式水轮机，它有流线型的收缩喷嘴，能把水流能量高效率地转变为高速射流的动能。

理论分析证明，当水斗节圆处的圆周速度约为射流速度的一半时，效率最高。

这种水轮机在负荷发生变化时，转轮的进水速度方向不变，加之这类水轮机都用于高水头电站，水头变化相对较小，速度变化不大，因而效率受负荷变化的影响较小，效率曲线比较平缓，最高效率超过91％。

20世纪80年代初，世界上单机功率最大的水斗式水轮机装于挪威的悉·西马电站，其单机容量为315兆瓦，水头885米，转速为300转／分，于1980年投入运行。

水头最高的水斗式水轮机装于奥地利的赖瑟克山电站，其单机功率为22.8兆瓦，转速750转/分，水头达1763.5米，1959年投入运行。

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，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。

水轮机水轮机+ 发电机：水轮发电机组功能：发电水泵+ 电动机：水泵抽水机组功能：输水水泵+ 水轮机：抽水蓄能机组。

功能：抽水蓄能水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。

第一节水轮机的工作参数水轮发电机组装置原理图定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。

由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H(m)、流量Q(m3/s)、出力N(kw)、效率η，工作力矩M、机组转速n。

一、水头(head)：作用于水轮机的单位水体所具有的能量，或单位重量的水体所具有的势能，更简单的说就是上下游的水位差，也叫落差。

142米1. 毛水头(nominal productive head)H M=E U-E D=Z U - Z D2. 反击式水轮机的工作水头毛水头 - 水头损失=净水头H G =E A - E B =H M - h I -A3. 冲击式水轮机的水头H G =Z U - Z Z - h I-A其中Z U 和Z Z 分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。

4. 特征水头(characteristic head)表示水轮机的运行范围和运行工况的几个典型水头。

最大工作水头： H max =Z 正-Z 下min -h I-A最小工作水头： H min =Z 死-Z 下max -h I-A设计水头(计算水头) H r ：水轮机发额定出力时的最小水头。

平均水头： H av =Z 上av -Z 下av二、流量(m 3/s)(flow quantity)：单位时间内通过水轮机的水量Q 。

单机12.2m 3/sQ 随H 、N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定；当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。

在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r三、出力 (output and)：水轮机主轴输出的机械效率。

水轮机结构一、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：η2、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N3、混流式水轮机型号：HL100—LJ—210HL：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—1130ZZ：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—170/2X15.0CJ：冲击式W：卧轴170：转轮直径170cm2：2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。

水轮机结构一、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：η2、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N3、混流式水轮机型号：HL100—LJ—210HL：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—1130ZZ：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—170/2X15.0CJ：冲击式W：卧轴170：转轮直径170cm2：2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。

第二节 轴流式水轮机的结构一、概述轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。

轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。

轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。

它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。

在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。

当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。

特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。

图2-15 轴流式水轮机1— 1—? 1—? 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转轮室 图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。

它的工作过程和混流式水轮机基本相同。

水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。

与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。

轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。

轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。

转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。

在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。

轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。

限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。

由于轴流式水轮机的过流能力大。

单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数σ。

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导水机构的执行机构包括导叶和轴套，为了操作导叶使其转动，既减少摩擦阻力又不摆动，在水轮机导叶上均装有三个滑动轴承。

下轴套装在底环上，上、中轴套装在导叶套筒内，套筒固定在顶盖上。

为了减少沿轴颈的漏水量和减轻泥沙对轴颈的磨损，导叶轴颈均装有密封，当密封损坏时可能造成顶盖水位升高。