第一篇 水力机械
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。
第一章 水轮机概述
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，称水轮机的根本参数。
由水能出力公式：N=9.81ηQH 可知，根本参数：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，工作力矩M、机组转速n。
一、水头(head)
1. 毛水头(nominal productive head) HM=EU-ED=ZU-ZD
2. 还击式水轮机的工作水头
毛水头 - 水头损失=净水头
HG=EA- EB=HM - hI-A
3. 冲击式水轮机的水头
HG=ZU- ZZ - hI-A
其中ZU和ZZ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X围和运行工况的几个典型水头。
最大工作水头： Hmax=Z正-Z下min-hI-A
最小工作水头： Hmin=Z死-Z下max-hI-A
设计水头(计算水头) Hr：水轮机发额定出力时的最小水头。
平均水头： Hav =Z上av-Z下av
二、流量(m3/s)(flow quantity)
单位时间内通过水轮机的水量Q。
Q随H、N的变化：H、N一定时， Q也一定；
当H=Hr、N=N额时，Q为最大。
在Hr、nr、Nr 运行时，所需流量Q最大，称为设计流量Qr
三、出力与效率(output and efficiency)
1. 出力(水轮机的输出功率)N：
指水轮机轴传给发电机轴的功率。
水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：QHQHNw81.9
水电站基本知识
1、什么是水电站？水电站枢纽的组成。
水电站是将水能转变为电能的水力装置，它由各种水工建筑物，以及发电、变电、配电等机械、电气设备，组成为一个有机的综合体，互相配合，协同工作，这种水力装置，就是水电站枢纽或者水力枢纽，简称水电站。它由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物、引水建筑物、平水建筑物及水电站厂房等水工建筑物共7个部分组成，机电设备则安装在各种建筑物上，主要是在厂房内及其附近。
（1）挡水建筑物。是拦截水流、雍高水位、形成水库，以集中落差、调节流量的建筑物，例如坝和闸。
（2）泄水建筑物。其作用主要是泄放水库容纳不了的来水，防止洪水漫过坝顶，确保水库安全运用，因而是水库中必不可少的建筑物，例如溢流坝、河岸溢洪道、坝下泄水管及隧洞、引水明渠溢水道等。
（3）进水建筑物。使水轮机从河流或水库取得所需的流量，如进水口。
（4）引水建筑物。引水建筑物是引水式或混合式水电站中，用来集中落差（对混合式水电站而言，则只是集中总会落差）和输送流量的工程设施，如明渠、隧洞等。有时水轮机管道也被称为引水建筑物，但严格说来，由于它主要是输送流量的，所以与同时具有集中落差和输送流量双重作用的引水建筑物并不完全相同。
有些水电站具有较长的尾水隧洞及尾水渠道，这也属于引水建筑物。
（5）平水建筑物。其作用是当负荷突然变化引起引水系统中流量和压力剧烈波动时，借以调整供水流量及压力，保证引水建筑物、水轮机管道的安全和水轮发电机组的稳定运行。如引水式或混合式水电站的引水系统中设置的平水建筑物如压力池或高压池。
（6）厂区建筑物。包括厂房、变电站和开关站。厂房是水电站枢纽中最重要的建筑物之一，它不同于一般的工业厂房，而是是水力机械、电气设备等有机地结合在一起的特殊的水工建筑物；变电站是安装升压变压器的场所；而开关站则是安装各种高压配电装置的地方，故也称高压配电场。
（7）枢纽中的其它建筑物。此类建筑物指对于将水能转变为电能这个生产过程没有直接作用的船闸或升船机、筏道、鱼道或鱼闸以及为灌溉或城市供水而设的取水设施等。为了综合利用水资源，它们在整个水电站枢纽中也是不可分割的一部分，对枢纽的布置和运用也有重要的影响。
水电站工作原理
一、引言
水电站是一种利用水能转化为电能的发电设施，其工作原理涉及到水的流动、转动和能量转换等多个方面。本文将从水电站的基本组成部分、水电站的工作流程和发电机组的工作原理三个方面详细介绍水电站的工作原理。
二、水电站的基本组成部分
1. 水库
水库是收集和储存水资源的地方，也是调节水流量和保证发电运行平稳的重要设施。在水库中，通过堤坝等结构来阻挡河流并形成蓄水池，进而实现对河流的调节。
2. 水轮机
水轮机是将水能转化为机械能的设备，也是连接引入渠道和出口渠道之间的关键部件。其主要由转子、定子和导叶等组成，当经过导叶调节后，进入转子中心位置后被分配到每个叶片上，并使得叶片产生旋转运动。
3. 发电机组
发电机组是将机械能转化为电能的设备。它主要由定子、转子、通风系统、冷却系统等多个部分构成。当叶轮旋转时，通过传动装置将机械能传递到发电机组中，进而产生电能。
三、水电站的工作流程
1. 蓄水阶段
在蓄水阶段，水库的主要任务是收集和储存河流中的水资源。当水位上升到一定高度后，通过引入渠道将水导入到下游的水轮机中。
2. 水轮机转动阶段
经过引入渠道进入下游的水轮机后，水流经过导叶调节后进入转子中心位置，并使得叶片产生旋转运动。通过传动装置将旋转运动传递到发电机组中，产生电能。
3. 发电阶段
在发电阶段，发电机组将旋转运动转化为电能，并通过变压器等设备进行升压和输送。最终将所产生的电能输出到输电网中。
四、发电机组的工作原理
1. 磁场原理
发电机组主要由定子和转子两部分构成。其中定子上包含有线圈，在通以交流或直流电后会形成一个磁场。而在转子上也包含有线圈，在旋转时会与定子上的磁场相互作用，并产生感应电势。
2. 三相交流原理
发电机组在运行时会产生三相交流电，其原理主要是基于三相电源的旋转磁场。当转子在磁场中旋转时，会产生交变的磁通量，并在定子上引起感应电势。通过将三个相位的电势进行组合，最终得到了三相交流电。
1水电站基本类型及组成建筑物：工作水头（低中高水头）调节能力（有无调节）电力系统中作用（基腰峰荷）集中水头方式（坝式引水式混合式）水电站利用水源的性质（常规抽水蓄能潮汐）水电站的组成建筑物及其特征（坝式河床式引水式）坝式：常修建于河流中上游高山峡谷中，厂房不起挡水作用不承受上游水压力，引水道短水头损失小建筑物布置较集中 当厂房布置在坝体非溢流段下游为坝后式 当坝体足够大可将厂房布置在坝内为坝内式。河床式：修建在河流中下游河道纵坡较平缓河段上 厂房和坝共同组成挡水建筑物 厂房承受上游水压力，一般为低水头大流量水电站。引水式：修建在河床坡度大水流湍急山区河段，水头较高，有压引水式主采用有压引水建筑物引水以集中水头，无压引水式采用无压引水建筑物集中水头。
2水轮机类型及适用范围：反击式（主要利用水流压能转化为机械能）：轴流式（适用于低水头大流量水电站h一般50m最高88）混流式（适用h一般20~450m最高672m）斜流式（h一般20~200）贯流式（h30m以下）冲击式（通过喷嘴将水流能量全转换成高速射流的动能）：水斗式（高水头小流量水电站，大型之h400~1000最高1772）斜击式（中小型水电站h25~300）双击式（小型水电站h10~150）
3蜗壳（反击式水轮机引水部件，使水流均匀、旋转，以最小水头损失送入转轮室）：金属蜗壳（工作水头>40多用于中高水头混流式水轮机，包角较大为345度左右）混凝土蜗壳（H<40用于低水头大流量电站包角180~270）包角：蜗壳在座环外缘包围的角度。尾水管（位于转轮出口的泄水部件引导水流进入下游并回收剩余能量，衡量之性能指标为看它对转轮出口动能恢复程度，分直锥形弯锥形弯肘形。
4Hs：立轴混流式(导叶下部底环上平面到下游水面垂直高度)卧轴混流式贯流式（转轮叶片最高点到下游水面垂直高度）立轴轴流式（转轮叶片轴线到下游水面垂直高度）
5安装高程（计算水电站厂房其他高程的基准值）：立轴反击式（导叶中心高程）卧轴混流式贯流式（主轴中心线高程）
