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中级第3章水泵水轮机第二部分中级运维专责第三章水泵/水轮机第 1 节水泵/水轮机的检修一、转轮及主轴的检修二、导水机构的检修三、导轴承的检修四、主轴密封装置的检修五、附属设备的检修第 2 节水泵/水轮机的故障处理一、水导油位低故障二、水导油位高故障三、水导油混水报警故障四、顶盖水位高报警故障五、上、下迷宫环温度高报警故障六、迷宫环冷却水流量低报警故障七、主轴密封供水压力开关故障八、蜗壳至尾水管平压阀门故障第三章水泵/水轮机第 1 节水泵/水轮机的检修一、转轮及主轴的检修1.作业内容（1）转轮叶片汽蚀检查与探伤（2）转轮裂纹的修复（3）转轮气蚀破坏的处理2.危险点分析与控制措施检修中危险点与控制措施如表3-1-1所示。
表3-1-1 检修中危险点与控制措施序号危险点控制措施1 搭设检修平台过程中发生高空坠落；搭设平台不合格导致人员高空坠落1）搭设脚手架平台人员应有丰富的经验，搭设过程中做好保护措施2）运送材料进出尾水管时要做好防坠落措施，如用绳子捆绑上、下2 进入尾水管内部工作有物品工具遗漏1）加强对人员进入受限区域携带的工具、材料、物资登记和离开受限区域的核查2）加强对作业人员的作业培训，规范作业过程工具、材料、物资的安全使用和回收3）加强对作业现场的清扫和监管3 高空坠落、火灾、触电、有毒气体1）做好个人防护措施，佩戴防毒面具；2）做好通风措施4 尾水管内部工作存在的危险因素1）加强对尾水管内安全照明要求，行灯电压应为不得高于12V；2）在尾水管内部工作要根据实际需要采取临时通风措施；3）不得单独进入尾水管内工作，外部需要有人监护3.作业前准备（1）检修前的资料准备1）探伤前应认真查阅水轮机转轮安装记录、检修记录、设备运行记录、故障情况记录、缺陷情况记录。
对所查阅的资料进行详细、全面的调查分析，以判断转轮综合状况，为现场具体的检修方案的制定打好基础。
2）准备好水轮机检修维护手册、检修规程、记录本、表格、检修报告等。
工程部水泵知识培训资料第一部分水泵相关知识一、水泵的分类按产生的全压高低分类：P小于2MPa为低压泵，p在2MPa和6MPa之间的为中压泵，p大于6MPa 为高压泵；按工作原理分类叶片式泵（离心式泵和轴流式泵）、容积式泵、以及喷射泵等；按在生产中的用途分类给水泵、排污水泵、循环水泵、油泵、灰浆泵等。
二、典型水泵的工作原理及应用1、离心式水泵：用电动机带动水泵叶轮转动，叶轮中的叶片对其中的流体做功，迫使它们旋转，旋转的流体在惯性离心力的作用下，从中心向边缘流去，其压力和速度不断提高，最后以很高的流速和压力流出叶轮进入泵壳内。
其优点是效率高、性能可靠、流量均匀、容易调节，应用最为广泛，在本小区中给水泵、消防水泵以及供水系统中的水泵均采用它。
2、轴流式水泵：当电动机驱动浸在流体中的叶轮旋转时，轮内的流体就相对叶片做绕流运动，叶片会对流体产生一个推力从而对流体做功，使流体的能量增加，并沿轴向流出叶轮，经过导叶等部件压出管路，同时叶轮入口处的流体被吸入，形成连续工作。
其特点结构紧凑、外形尺寸小、质量轻的特点，适合于大流量、低压头的场合。
3、混流式水泵：这种水泵结合了离心式水泵和轴流式水泵的特点，流体是沿介于轴向和径向之间的圆锥面方向流出叶轮，工作原理是部分利用了叶片推力和惯性离心力的作用。
其特点是流量大、压头较高。
4、容积式水泵：是利用电动机驱动部件（活塞、齿轮等）使工作室的容积发生周期性的改变，依靠压差使流体流动，从而达到输送流体的目的。
其特点是结构简单、轻便紧凑、工作可靠，在工厂中常用于流量较小的润滑油系统中（如锅炉送引风机的润滑油泵）。
5、喷射泵：工作原理是高压的流体经喷嘴后成为高速射流进入工作室，工作室内喷管附近的低压流体大量地卷带经扩压管升压后输出，同时又使水池中的流体被吸入工作室，从而形成连续工作过程。
喷射泵的工作流体可以是高压蒸汽，也可以是高压水，被输送的流体可以是水、油或空气。
电厂中用作输送炉渣的水力喷射器以及凝汽设备中抽气器等。
第一章概述1．基本概念（1）什么叫水轮机？答：将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。
（2）冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。
答：工作原理方面：利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。
流动特征方面：反击式水轮机转轮流道有压、封闭、全周进水；冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。
结构特征方面也显著不同。
如转轮的差别，有无喷嘴、尾水管。
（3）反击式水轮机的过流部件及其作用引水室：作用是引水流进入导水机构。
导水机构：作用是调节水轮机过流量，并使水流能按一定方向进入转轮。
转轮：将水流能量转换为固体旋转机械能量的部件。
尾水管：作用是将水流排下下游，并回收转轮出口的剩余动能。
（4）冲击式水轮机的主要部件喷嘴：水轮机自由射流的形成装置。
喷针：与喷嘴共同完成流量控制（以行程变化喷嘴控制喷嘴出口过流面积）。
转轮：由轮盘和轮盘外周均匀排列的水斗构成的组件，转换水流能量为固体旋转机械能。
折向器：自由射流流程内部件，可遮断射流，以防止转轮飞逸。
（5）我国关于水轮机标准直径的定义混流式：转轮叶片进水边上最大直径。
浆叶式（轴流式、斜流式、贯流式）：浆叶转动轴线与转轮室相交处直径。
冲击式：射流中心线与转轮相切处节圆直径。
（6）水轮机工作参数工作水头H ：水轮机的进口和出口处单位重量水流的能量差值。
流量Q ：单位时间内通过水轮机的水流体积。
转速n ：水轮机转轮单位时间内旋转的次数。
出力P ：水轮机轴端输出的功率。
效率η：水轮机的输入与输出功率之比。
2．基本计算（1）水电站的毛水头g H ：du g Z Z H －=其中：u Z ，d Z 分别为电站上、下游水位高度。
（2）水电站的工作水头H ：理论表达式：)2()2(2211g v p Z g v p Z H ∏∏∏∏I I ++-++=αγαγ式中参量见装置示意图。
测量与计算：因为如示意图所示，I -I 断面为距出口断面一定距离的下游断面γαγap Z g v p Z +≈++I ∏∏∏∏22，工作水头测量计算可如下进行。
水泵培训资料.水泵培训资料（上）水泵是一种用于将液体从一个地方转移至另一个地方的机械设备。
它们被广泛应用于各个领域，包括供水、排水、农业灌溉、工业应用等。
水泵的工作原理是通过旋转叶轮产生离心力，将液体吸入并通过管道输出。
在本篇文章中，我们将介绍水泵的基本原理、分类以及常见故障及其处理方法。
一、水泵的工作原理水泵主要通过两个基本过程来完成工作：吸入液体和排出液体。
以下是水泵的工作原理：1. 通过叶轮产生离心力：水泵的核心部分是叶轮，它通常位于泵的中间部分。
当水泵运转时，叶轮的旋转会产生离心力，使液体被推向泵的出口。
2. 吸入液体：当叶轮旋转时，水泵的入口会形成一个低压区域。
根据自然原理，液体会沿着压力梯度从高压区域流向低压区域，因此液体会被吸入水泵。
3. 排出液体：吸入的液体被推到水泵的出口，并通过管道输送到需要的地方。
二、水泵的分类水泵根据其结构和应用领域的不同，可以分为多种类型。
以下是常见的水泵分类：1. 根据结构分类：（1）离心泵：离心泵是最常见的水泵类型。
它们通过离心力将液体推向出口。
（2）容积泵：容积泵通过改变泵腔的体积来吸入和排出液体。
（3）轴流泵：轴流泵适用于输送大量液体，通过叶轮产生的轴向力将液体推向出口。
（4）混流泵：混流泵是离心泵和轴流泵的结合体，既有轴向力又有离心力。
2. 根据应用领域分类：（1）供水泵：供水泵用于将水从水源泵送到建筑物或供水系统。
（2）排水泵：排水泵用于排除建筑物或地下空间中的水。
（3）污水泵：污水泵用于处理含有固体颗粒或污染物的污水。
（4）灌溉泵：灌溉泵用于农业灌溉，将水泵送到农田中以满足农作物的水需求。
三、常见故障及其处理方法尽管水泵是可靠的设备，但在使用过程中仍可能遇到一些故障。
下面列举了一些常见故障及其处理方法：1. 水泵无法启动：首先要检查电源是否正常，是否有足够的电流供给。
其次，检查电线连接是否松动或损坏。
最后，可能需要检查电机是否损坏。
2. 水泵启动后无液出流：检查泵体是否有漏水现象，可能需要更换密封件。
水泵水轮机全特性1．水泵水轮机全特性曲线抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。
同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。
水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。
图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。
图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线2．水泵水轮机全特性曲线的特点通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点：（1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。
当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。
在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。
此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。
（2）水泵制动区力矩随单位转速的减小而逐渐增大，其中沿大导叶开度线要比小导叶开度线要明显得多；另外，各导叶开度线与单位转速坐标轴的交点集中，表明水泵水轮机冰泵的零流量点与导叶开度关系不大，同时各导叶开度线的切线基本为正斜率，表明随着水泵工况反向流量的增大其制动水力矩不断增大，但水力矩的增速逐渐变缓，同时单位转速减小，转速减小的速度逐渐加快，这主要是机组转动部件及水体有着惯性力矩的抑制作用。
水泵及水泵站绪论1、水泵（Water Pump）：又称抽水机，是把动力机的能量传送给水，达到提水和增大水压力的机械。
即是一种转换、传送能量的机械。
2、水泵站：为了安装水泵机组包括其辅助设备等，必须建设的必要建筑物。
3、简述水泵在国民经济中的作用：（1）用于农业灌溉和排水，为农业生产和减灾防灾服务；（2）为工业企业生产、城镇建设、防洪减灾以及水环境工程服务；（3）洪涝、雨水、污废水的排放；（4）跨区域调水工程。
4、水泵及水泵站在国内外的应用情况：（1）国内的：广泛应用于农业、工业、城镇建设、水电发展以及调水工程等；（2）国外的：多应用于提水排灌工程、渠道工程、水泵站工程以及调水工程等。
注：中国有名的调水工程：引滦济津工程、山东引黄济青工程、南水北调工程。
第一章泵的基础知识1、水泵的分类（按照被抽液体所增加能量性质的不同）：（1）叶片泵：是通过水泵叶轮的旋转把机械能转化为所输送的液体的能量；常见的有：离心泵、混流泵、轴流泵（2）容积泵：是依靠周期性改变密闭工作室的容积来传递能量；常见的有：往复泵、回转泵（3）其他类型泵：一般是指利用液体的能量转化为被输送的液体的能量；常见的有：水锤泵、射流泵、水轮泵。
2、离心泵：依靠叶轮旋转时产生的离心惯性作用工作的，特点是扬程高、流量小，采用轴向进水，径向出水的形式。
多用于农田灌排工程。
注：分类：单级单吸离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵。
3、轴流泵：特点是扬程低、流量大，采用轴向进水、轴向出水的形式。
注：分类：（1）按安装方式：立式、卧式、斜式；（2）按叶片的安装角度能否调节：不可调节式、半调节式、全调节式。
4、混流泵：特点是扬程比轴流泵大、流量比离心泵大，采用径向进水、斜向出水的形式。
注：分类：按出水室的不同：（1）蜗壳式：多用于离心泵和低比转速的混流泵；（2）导叶式：多用于轴流泵和高比转速的混流泵。
5、离心泵的叶轮分为：封闭式（抽清水）、半封闭式（抽污水）、开敞式（抽污水）。
宁蓄电站水泵水轮机采用单级、单速、混流可逆式水泵水轮机。
由瑞士苏尔寿爱雪维斯（SEWZ）设计、制造和配套供应。
一水泵水轮机主要参数：转轮直径： 2248 mm 转轮叶片数： 9最大毛水头： 271 m 最小毛水头： 240 m极端运行最小毛水头： 236.6 m 额定水头： 240 m额定流量： 19.6 m3/s 额定转速： 600 r/min 额定出力： 41.5 MW 瞬态飞逸转速： 885 r/min 稳态飞逸转速： 830 r/min 吸出高度： -23 m水轮机工况最优比转速： 90.3 mkw 水泵工况最优比转速：144.6 mkw 机组俯视旋转方向：水轮机工况逆时针方向；水泵工况顺时针方向最大轴向水推力： 113t（包括所有转动部分的重量）二水泵水轮机主要结构特征1总体布臵形式1.1 水泵水轮机型式为立轴、单级、混流可逆式水泵水轮机，水轮机轴通过中间轴与发电电动机连接。
1.2 和常规水轮机类似，本电站水泵水轮机也是由可拆卸部件既转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导水叶、导水叶操作机构、接力器、主轴密封装臵和预埋部件既蜗壳、座环/底环、尾水管、机坑里衬等组成。
其中可拆卸部件可利用厂房内起吊设备及机坑内起吊设备通过水轮机机坑旁侧通道进行拆卸，既能实现“中拆”方式。
下面将介绍上述各组成部件的构造、作用、工作原理、参数、安全监测装臵等内容：2.1 转轮我厂水泵水轮机是立轴、单级、混流可逆式。
它是水能转变为机械能又是将机械能转变为水能的部件。
其主要尺寸材料如下：转轮直径： 2248mm 材料： A743CrCA6NM叶片数： 9片水轮机工况转向：逆时针方向重量： 5.25吨上迷宫环间隙: 0.8 mm下迷宫环间隙: 0.8 mm转轮采用不锈钢铸焊结构,另外在转轮的上冠和下环设有止漏环,止漏环采用与转轮一同整体铸造的结构,转轮拆装用厂家提供的专用工具。
2.2 主轴水泵水轮机轴和中间轴的直径均为Ф500mm，用优质锻钢锻制而成。
水泵水轮机结构介绍第一部分：水泵的结构介绍水泵是将低压水转化为高压水的装置，主要由水泵壳体、水轮、水叶、轴承和密封等部分组成。
1.水泵壳体：水泵壳体是整个水泵的主体部分，它起到固定和支撑其他部件的作用。
壳体通常由铸铁或钢板制成，其内部设计有进水口和出水口。
进水口使水能够顺利地进入水泵，而出水口则为高压水提供了通道。
2.水轮和叶轮：水泵的水轮通常由一片或多片叶轮组成，其主要作用是将水的能量传递给水叶。
叶轮具有可调节角度的叶片，以便调整流体的进出和排量，并将水的动能转化为机械能。
叶轮通常由耐腐蚀性能好的材料制成，如铸铁、不锈钢或青铜。
3.轴承和密封：水泵的轴承位于水轮和水泵壳体之间，主要起支撑和降低摩擦的作用。
常见的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种类型，其材料也有很多种选择，如钢铁、铜或陶瓷等。
密封部分负责防止水泵漏水，通常由密封圈或填料组成，并且需要与水压和介质适应。
4.驱动装置：水泵的驱动装置负责传递动力以使水轮旋转。
常见的驱动装置有电动机、内燃机或涡轮机等。
驱动装置和水轮之间通常通过轴连接，并通过联轴器来使得转速匹配。
第二部分：水轮机的结构介绍水轮机是利用水能转化为机械能的装置，主要由水轮、发电机、传动装置和辅助设备等部分组成。
1.水轮：水轮机的核心是水轮，它由一系列水叶组成，可以是喷射式、反击式、螺旋式或离心式等不同类型。
水轮通常由高强度的金属材料制成，以承受来自水压的作用力和动能的转换。
水轮的叶片不仅可以根据需要调整角度，也可以根据流量和水头的变化来适应不同条件下的工作状态。
2.发电机：水轮机的发电机负责将水轮机输入的机械能转化为电能。
发电机通常由定子和转子组成，其中定子是固定不动的，而转子则随水轮机的转动而旋转。
通过转子内的电磁感应原理，电能可以通过电线传输到电网或供电系统。
3.传动装置：传动装置用于将水轮机的转动力传递给发电机或其他机械设备，通常由传动轴和联轴器组成。
传动装置中的轴承起着支撑和减少摩擦的作用。
水轮机、水泵及辅助设备》第八章叶片式水泵是最常见的水泵型式， 其与水轮机均为叶片式水力机械， 水流—固体间能量转换的方向相反，基本工作原理相通，是本章讲述重点。
1、 水泵的类型（1）水泵类型 水泵是以水作为工作介质的输送机械，若按工作原理水泵类型可分为离心泵混流泵轴流泵 旋涡泵回转泵（齿轮泵、螺杆泵、滑片泵）往复泵（活塞泵、隔膜泵） 真空泵 射流泵 水锤泵叶片式水泵应用最广，叶片转轮在动力机械驱动下，将旋转机械能量传递给水流，结 构与水轮机相近，能量转换的工作原理与水轮机相反。
（2）不同类型水泵的应用范围2、 水泵工作原理（ 1） 工作参数考察水泵与水轮机的主要工作参数的定义， 能看到二者工作原理上的联系与差别。
水泵 的扬程 H （能头）、流量 Q 、转速 n 、功率 P 和效率 η与水轮机有关定义一致，仅“方向” 相反。
扬程 H ：泵机出．、．进．口． 处单位重量液流能量之差。
叶片式水泵容积式水泵水泵应用范围比较： 水轮机水头为进、．出．口．． 处单位重量液流能量之差。
流量 Q ：单位时间通过泵机的水量（自下．游．侧．至．上．游．侧．． ）。
比较：水轮机流量为单位时间通过水轮机的水量（自上游侧至下游侧）。
转速 n ： 单位时间叶轮轴旋转的次数（动力机．驱．动．．． ）。
比较： 水轮机转速为单位时间转轮轴旋转的次数（水力驱．动．．． ）。
功率 P ：轴端输入．功率。
比较： 水轮机出力为轴端输出 ．功率。
效率 η：水流功率与轴端输入功率之比 P ．h ．/．P ．。
比较： 水轮机效率为水轮机出力与水流功率之比 P ．/．η．h ．。
（2）水流运动特点 水泵流道内的水流运动分析与水轮机相同，注意运动方向即可。
离心泵叶轮水流运动分析（ 3） 水泵基本方程式 与水轮机基本方程式导出原理相同， 分析水流和叶轮之间作用关系， 可以推出水泵基本方程式。
1H ηhu 1v u1 u 2v u2g1H/ηhu 2v u2 u 1v u1g比较： 水轮机基本方程式 水泵基本方程式的物理意义可以仿照水轮机部分得出。
第一章概述1．基本概念（1）什么叫水轮机？答：将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。
（2）冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。
答：工作原理方面：利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。
流动特征方面：反击式水轮机转轮流道有压、封闭、全周进水；冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。
结构特征方面也显著不同。
如转轮的差别，有无喷嘴、尾水管。
（3）反击式水轮机的过流部件及其作用引水室：作用是引水流进入导水机构。
导水机构：作用是调节水轮机过流量，并使水流能按一定方向进入转轮。
转轮：将水流能量转换为固体旋转机械能量的部件。
尾水管：作用是将水流排下下游，并回收转轮出口的剩余动能。
（4）冲击式水轮机的主要部件喷嘴：水轮机自由射流的形成装置。
喷针：与喷嘴共同完成流量控制（以行程变化喷嘴控制喷嘴出口过流面积）。
转轮：由轮盘和轮盘外周均匀排列的水斗构成的组件，转换水流能量为固体旋转机械能。
折向器：自由射流流程内部件，可遮断射流，以防止转轮飞逸。
（5）我国关于水轮机标准直径的定义混流式：转轮叶片进水边上最大直径。
浆叶式（轴流式、斜流式、贯流式）：浆叶转动轴线与转轮室相交处直径。
冲击式：射流中心线与转轮相切处节圆直径。
（6）水轮机工作参数工作水头H ：水轮机的进口和出口处单位重量水流的能量差值。
流量Q ：单位时间内通过水轮机的水流体积。
转速n ：水轮机转轮单位时间内旋转的次数。
出力P ：水轮机轴端输出的功率。
效率η：水轮机的输入与输出功率之比。
2．基本计算（1）水电站的毛水头g H ：du g Z Z H －=其中：u Z ，d Z 分别为电站上、下游水位高度。
（2）水电站的工作水头H ：理论表达式：)2()2(2211g v p Z g v p Z H ∏∏∏∏I I ++-++=αγαγ式中参量见装置示意图。
测量与计算：因为如示意图所示，I -I 断面为距出口断面一定距离的下游断面γαγap Z g v p Z +≈++I ∏∏∏∏22，工作水头测量计算可如下进行。
∏I Z Z , —— 高程测量)(98102O H m p p ⋅=IIγ，I p 为进口断面压力表读数（a p ）)/(42s m d Qv ⋅=I π，Q 为过流量，d 为进口断面内径。
另，当已知引水系统损失h ∆的情形下，水轮机工作水头可用下式计算hH H g ∆-=例：上游水库水位m Z u 2.88=，尾水位m Z d 2.44=，m h 0.2=∆，则)(4222.442.88m H =--=第二章 水轮机的工作原理1.基本概念（1） 水轮机中水流运动的分解水轮机流道内水流空间运动，可用若干个简单运动表示的方法就是其水流运动的分解。
例如转轮中水流运动u w v +=其中，v 为水流质点绝对运动（或绝对速度），w为水流质点沿叶片的相对运动（或相对速度），u为水流质点随转轮所用的周向牵连运动（或牵连速度）。
其相应的矢量关系图即为速度三角形：常用的水流运动的分解方法还有： u m v v v += u r z v v v v ++=zy x v v v v ++=（2）水轮机工况的概念水轮机的运行状态或运行条件称为水轮机的工况。
水轮机的不同工况相应一组不同的工作参数。
（3）无撞击进口与法向出口无撞击进口指转轮进口水流相对速度方向与转轮进口叶片骨线切线方向一致的工况条件。
法向出口指转轮出口水流绝对速度的方向是法向的，即出口水流绝对速度的圆周分量02=u v 。
无撞击进口相应转轮进口水力损失最小，法向出口最有利尾水管动能回收效率，所以无撞击进口、法向出口是水轮机最优工况的理论条件。
2．基本理论uw v（1）水轮机基本方程式导出的基本理论依据是水流动量矩方程。
通过分析转轮的水流动量矩变化，也即水流所长对同一轴的力矩，确定水流作用于转轮的总力矩，再列出该总力矩对转轮的有效功率（MW ）与水流传递给转轮的有效功率(h QH ηγ)得到水轮机基本方程式。
基本方程式的几种常用形式：)(12211u v u v g H u u h -=η )cos cos (1222111ααηv u v u g H h -= )(221C C g H h -=πωη基本方程式的基本意义：基本方程式本质上是水能与其所转变的固体能量间的能量平衡式，左边是转轮从单位重量水流所获得的机械能，右边是相应的水流运动条件；基本方程式指出水能转变成固体旋转机械能的必要条件是转轮进、出口必须存在水流速度矩（或环量）的差；基本方程式表明，要提供上述转换的必要条件,以至保证能量转换的成效，转轮叶片流道的形状（迫使水流速度矩变化）是决定性的因素。
（2）变工况时水轮机效率下降的原因无撞击进口和法向出口水流条件是水轮机最优工况的理论条件，而变工况时，如工作水头变化或导水叶开度变化，即偏离最优工况条件，将在转轮进口形成水流撞击损失（1w 方向与叶片进口骨线切线方向不一致），以及在转轮出口形成出口环流，而相应尾水管动能损失增大。
（3）转浆式水轮机效率宽广的原因转浆式水轮机的转轮叶片可随工况变化自动改变角度，如此，其可当工 况变化时，变化转轮叶片角度，最大限度的接近无撞击进口和法向出口条件，故可在较大工况范围内取得较高效率。
3．基本计算（1）转轮进、出口水流速度三角形进口速度三角形应用三个参量：601Dnu π=11F Q v m =01αα≈（中、高比转速水轮机用01cot απD b Qv u =）式中，D ——计算点所在圆周直径，n ——水轮机转速，Q ——水轮机过流量，1F ——关于1m v的过水断面面积，0α——导水叶出口角，0b ——导水叶高度。
出口边速度三角形应用三个参量：602Dnu π=22F Q v m =22b ββ≈式中，D 、n 、Q 同上，2F ——关于2m v 的进水断面面积，2b β——叶片出口边安放角。
（2）基本方程式的应用例题：已知某混流式水轮机转轮进口处s m u /4.521=，s m v u /7.471=转轮出口处s mu /7.362=，s m v u /36.12=，若水轮机的工作水头m H 270=，试求水轮机的水力效率h η？解：根据水轮机基本方程式)(12211u v u v g H u u h -=η得到)(12211u v u v gH u u h -=η)36.17.364.527.47(27081.91⨯-⨯⨯=%5.92=答：此时水轮机的水力效率%5.92=h η。
1． 水轮机空化的一般现象（外部特征）水轮机空化，是指发生于水轮机流道内的一种特殊的水动力学现象。
（1）发生水轮机空化时，水轮机外部性能恶化，可伴有：1）流道噪音2）机组振动 3）能量指标下降（2）由于水轮机空化的发生，水轮机过流部件可导致材料损伤。
2． 水轮机空化的类型按照水轮机内水体低压条件的不同形成原因，水轮机空化类型分为四种： （1） 翼型空化（2）间隙空化（3）局部空化（4）空腔空化3．水轮机空化与空蚀的机理空化：常温状态下，液体压力低于汽化压力而发生的汽化现象。
空蚀：空化发生时，液体对于固体边壁所形成的损伤破坏。
（1）空化机理单独存在的微小气泡或微小气团附着在不浸润固体颗粒上的微气泡固体边壁表面微裂隙中的微气泡形成指向边壁的高速射流（射流速度达100 m/s ）形成指向边壁的冲击波（冲击波压力达2500大气压）4． 水轮机空化系数根据文字教材有关分析，叶片表面压力最低点k 的压力与汽化压力的差：σσ2gH w w 2gH v ηH H γp γp γH p p P 222k 22w s va v k -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+---=-其中=σ2gH w w 2gH v η222k 22w -+为水轮机空化系数 =P σ H H γp γp s va -- 为水电站空化系数要点：水轮机空化系数σ、σP 的物理意义, 以及σ <σP 不发生空化条件的原理。
5． 水轮机吸出高度HS()Δσσ900E10H M S 允+--=要点：水轮机吸出高度H S 、S允H 的定义，以及H S <S允H 不发生空化条件的原理。
水轮机、水泵及辅助设备教学辅导1、水轮机流动的相似条件（1）相似概念 物理现象相似：两现象的发展过程中，任意空间点的任一物理量对应成比例。
水轮机内流动相似：流体力学现象，两水轮机流道内对应水流质点的动力学参量对应成比例。
（2）水轮机内流动的相似条件水轮机流动相似应具备的三个相似条件及其关系： 几何相似 — 流道形状相同运动相似 — 流场形状相同，如水流速度三角形形状相同 动力相似 — 力场形状相同，如水流受力分解多边形形状相同 几何相似是运动相似的必要条件， 运动相似是动力相似的必要条件。
（3）水轮机流动相似意义的实际限定：忽略部分动力相似条件（如水流粘性力相似），即水轮机流动相似（又称工况相似）对应水流运动相似。
2、水轮机的相似率与单位参数若两台水轮机工况相似，分别以M 、P 角标表示，则由运动相似条件以及水流速度与有效水头平方根成正比关系知P h M h mP mMP M P M P M )(Hη)(Hηv v w w u u v v ====也即两水轮机流道内水流速度三角形形状相同，如右下图所示。
于是，能得到描述水轮机流动相似的相似率和单位参数。
转速相似率：P h 1M h 1HηnD HηnD ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛流量相似率：U PU MV MW MV mMP h 21M h 21HηD Q HηD Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛出力相似率：P 3/2h 21M 3/2h 21)(HηD P )(HηD P ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛相应的单位参数：h 111HηnD n =，h 2111HηD Q Q =，3/2h 2111)(HηD PP =单位参数的一次近似式： H nD n 111=，H D Q Q 2111=，3/22111H D P P =单位参数的基本意义：a ． 单位参数是关于水轮机相似流动的相似准则数；b ． 水轮机相似流动问题中有两个单位参数互为独立；c ． 水轮机工况相似时，单位参数对应相等，反之对几何相似的水轮机亦成立。
3、水轮机比转速（1）表达式5/4s H Pn n =，=ηQ 3.13n 1111（m ·kW ）（2）物理意义关于水轮机相似流动的综合性的相似准则数。
（3）特征比转速水轮机特定工况点的比转速。
（4）特征比转速的应用意义相似工况条件下，同轮系水轮机的同一“特定工况点”就是相似工况点，即同轮系水轮机的特征比转速相等，因此，不同的特征比转速意味着不同的水轮机轮系。
