混流式水轮机部分结构图片

能源动力工程学院 何宝海
1.上冠
转轮上冠：用来实现与主轴的锥度配合和连接。转轮上冠 除了具有支承叶片的作用外，还与下环一起构成过流通道。 上冠形似圆锥体，其上部中间为上冠法兰，此法兰的上面 与主轴相连；上冠下面固定泄水锥；在上冠的锥面上固定 有均匀分布的叶片；在上冠法兰的外围开有几个减压孔， 在其外侧面装有减压装置；上冠外缘装有上转动止漏环。 上冠型线的形状对转轮的性能影响较大（直线形和曲线 形） 。
能源动力工程学院 何宝海
第二节 混流式水轮机转轮的结构
一、混流式水轮机转轮的组成 二、混流式水轮机转轮的结构形式
能源动力工程学院 何宝海
一、混流式水轮机转轮的组成
右图为不同比转速的混 流式水轮机轴面投影。 比转速（ns）不同，转 轮形状不同。
一般来说，水轮机适应 水头愈高，它的比速愈 低。转轮的轴向尺寸越
梳齿式：转动部分与固定部分呈犬牙交错配合。止漏效果好，但抗磨
性能差。常与缝隙式配合使用，要求水平安放间隙不要小于1mm（稳 定性）。同心度不易保证，间隙 不易测量，安装不方便一般应用于 H>200m、水质清洁的电站。
阶梯式：具有迷宫和梳齿式的优点，止漏效果好，止漏环与转轮的同
心度好，安装测量比较方便。
能源动力工程学院 何宝海
第一节 概 述
混流式和轴流转桨式水轮机的结构，按照装配系统分为六大部分： 1.埋入部分：包括蜗壳、座环、尾水管、机坑里衬、基础环、转 轮室等。 2.导水机构：包括底环、顶盖、导叶及其传动机构、控制环、支 持盖等。 3.转动部分：包括转轮、主轴、轴承、密封、受油器等。 4.辅助部分：包括接力器、真空破坏阀、补气阀、漏油箱、排水 装置等。 5.布置部分：包括调速器油管路和回复机构、机坑内的水、气管 路。 6.工具部分：包括工具、备件等。

止漏效果差，但其与转轮 的同心度高，制造、安装方 便，抗磨损性能较好。在含 泥沙较多的电站采用间隙式 止漏环。迷宫式止漏环，与 转轮的同心度高，制造、安 装较方便。
水头H<200m
间隙式
迷宫式
当水从迷宫式止漏环间隙中流过时，由于局部阻力加大，使 压力降低，当水流到达沟槽部位时又突然扩大，进入下一个间 隙时又突然收缩，这种反复扩大、收缩的结果减低了水流压 力，使漏水量大大减少。
FE F1 F2 F3 F4 ( N )
F1—转轮流道内水流作用产生的推力； F2—作用于转轮上冠因水压力产生的水推力； F3—作用于下环因水压力产生的推力； F4—浮力。
在实际设计中，往往用经验公式来计算作用于转轮的轴向推 力。对混流式水轮机有：
Ft 9.81 10 K3水轮机总的轴向推力：
F Ft 9.81 10 3 (WR WS )
N
在高水头混流式水轮机中，为了降低机组推力轴承的负荷，在 结构上主要采用减小作用在上冠外面轴向水推力的措施。
常用的减压装置结构形式： 引水板和泄水孔的减压方式； 顶盖排水管和转轮泄水孔的减压方式。 上下环形引水板分别装在顶盖 下方和上冠的上面，当漏水进入 顶盖引水板与上冠引水板之间的 间隙c时，由于转轮旋转受离心 力的作用，漏水被逸至顶盖引水 板上，经泄水孔排至尾水管。此 型式的减压效果与引水板面积、 间隙E和c的大小及泄水孔的直径 d有关。一般认为引水板和泄水 孔面积越大，间隙E和c越小，减 压效果越显著。泄水孔最好开成 顺水流方向倾斜β=20o~30o。
转轮：将水能转变成机械能的核心部件。 转轮直接决定水轮机的过流能力，水力效率，空蚀 性能，工况稳定性等工作性能。 要求转轮各部分应满足：水力设计的型线，有足够的 强度和刚度，制造的转轮应具备有抗空蚀损坏，耐泥 沙磨损的性能。 转轮由上冠，下环和叶片组成，一般混流式水轮机 有14~19个叶片。叶片、上冠和下环组成坚固的整体钢 性结构。转轮上冠与主轴的下法兰连接。泄水锥与上 冠连接，用于消除水流旋蜗。

2、机械能转变为电能
水流驱动水轮机转动带动同轴发电机转动
1）发电机工作基本原理—电磁感应原理，导线切割磁力线将感应电动 势，闭合导线产生交 变电流。在工程上由于电枢绕组庞大，故电厂一 般采用移动磁力线去切割固定不动的电 枢绕组。当定子绕组流过三相交流电流以后产生一个旋转磁极，该磁极的转速称为同步转 速，旋转磁极与转子磁极产生相互作用力，二者之间的角度决定了力的大小(有功负荷大 小）和性质（发电机或电动机）。发电机的转速n与电势的频率f有严格不变的关系，即同 步关系，f=p*n/60。
– 铁芯固定在机座上。 – 三相绕组线圈嵌装在铁芯的齿槽内。 – 发电机定子机座、铁芯和三相绕组统一体
统称为发电机的定子，也称为电枢。
线圈 铁心
机座
立轴水轮发电机定子结构
定
子
中性点串联 Leabharlann 出口空冷器支架 空冷器 暖风窗
定子绕组
出口母线 定子铁芯
定子机座
• 机座
– 定子机座一般呈圆形，小容量水轮发电 机多数采用铸铁整圆机座，也有采用钢 板焊接的箱形结构；容量较大的水轮发 电机的机座由钢板制成的壁、环、立筋 及合缝板等零件焊接组装而成。
• 机架由中心体和支臂组成，一般采用钢板 焊接结构，中心体为圆盘形式，支臂大多 为工字梁形式。
• 机架按其所处的位置分为上、下机架，按 承载性质分为负荷机架和非负荷机架 。
• 推力轴承的组成和作用
– 推力轴承是应用液体润滑承载原理的机械结构部件， 主要由轴承座及支承、轴瓦、镜板、推力头、油槽及 冷却装置等部件组成。
• 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内 循环。
• 水轮发电机制动方式 机械制动、电气制动、混合制动
• 水轮发电机制动系统的组成 制动装置（俗称 风闸）、控制原件、管路系统。

混流式水轮机简图
在混流式水轮机中，水流通过蜗 壳的导流作用径向流入导水机构，将 液体动能转化为静压能，再通过叶片 将静压能转换为转子的动能，转轮通 过主轴与发电机转子联轴，带动转子 旋转并切割发电机定子磁力线圈，利 用电磁感应原理在发电机线圈中产生 高压电，再经过变压器升压通过输电 线路将电力输出到电网中，水流最后 轴向流出转轮。
大中型水轮机组一般采用金属 蜗壳，其主要作用是为流体的流动 起到导向作用，将液体动能转换为 静压能。导水机构中的活动导叶倾 角可调，其主要作用是调节流量， 开关水轮机，调节水流环量。
谢 谢！
混流式水轮机是 反击式水轮机的一 种，其应用水头范 围很广，从 20~700m水头均可 使用。它结构简单， 制造安装方便，运 行可靠，且有较高 的效率和较低的空 蚀系数。
不同形式的混流式水轮机
2019/1/21
混流式的过流过部件：蜗壳 导水机构转轮尾水管。大 中型机组一般采用金属蜗壳，导 水机构一般采用径向式导水机构 转轮一般有6—12叶片，大中型 机组一般采用弯肘式尾水管。在 混流式水轮机中，水流通过蜗壳 的导流作用径向流入导水机构， 将液体动能转化为静压能，再通 过叶片将静压能转换为转子的动 能，水流最后轴向流出转轮。
巴西伊泰普水电站 2019/1/21
二.三峡水轮机组简介
三峡水电站是目前世界最大 的水电站，这里安装着世界最大 的水轮发电机组。在三峡泄洪坝 两侧底部的水电站厂房内，共安 装有32台70万千瓦级水轮发电机 组；其中左岸厂房14台，右岸厂 房12台，右岸地下厂房6台，另 外还有2台5万千瓦的电源机组， 总装机容量2250万千瓦；相当于 20座百万千瓦级核电站，比巴西 伊泰普水电站多了850万千瓦。 左岸厂房和右岸厂房已建成投产 的26台机组，日均发电量3.3亿度， 满负荷运行可达4亿度，年发电 量近1000亿度，约占全国发电量 的33分之一。

第53页/共97页
密封圈 油槽盖
推力瓦 托瓦
支筒 支铁 弹性油箱
推力轴承结构
推力头
卡环
底盘 推力轴承座 挡油管
第54页/共97页
镜板 油冷器
推力油箱
与油槽盖 配合面
推力油箱
与推力轴承柱 段配合面
油冷却器 安装孔
推力油箱由二瓣组成，两者组装后吊入机坑与推力轴承支 架柱段通过螺栓紧固在一起。
第55页/共97页
第31页/共97页
泄水锥安装
装配步骤：
首先将泄水锥固定在地 面上，基本保证其轴心与地 面垂直；用桥机调起转轮体 与泄水锥进行对接；调整位 置使得二者的轴心在同一条 直线上，然后用固定螺栓将 二者把合在一起；连接体外 部安装封围板（图中没有表 示）。
在二者的配合面上注意 按照设计要求安装橡皮密封 圈（图中没有表示）。
上机架
第8页/共97页
永磁机
三维效果图
机组基础部分
正视结构图
第9页/共97页
风洞 蜗壳
座环 转轮室 尾水管
水轮机底环
活动导叶 固定孔
与基础结 合部位
作用：水轮机过流部件之一，固定活动导叶。
第10页/共97页
水轮机底环安装
1. 将底环吊入机坑，调 整底环位置符合设计要 求；
2. 将底环固定在水泥基 础上，保证其过流面与 座环和转轮室上环过流 面光滑过渡。
第61页/共97页
方键安装位置
推力头
与镜板结合部位
第62页/共97页
油槽盖
油槽盖
挡油板
第63页/共97页
外形图
密封圈
截面图
与推力头侧面结合处
第64页/共97页
推 力 轴 承 装 配（一）

– 磁极铁芯分实心和叠片两种结构。
– 中、小容量高转速水轮发电机的转子，常采用 实心磁极结构，整体锻造或铸造而成。转速大 于或等于750r／min的小型水轮发电机，常采用 磁极铁芯连同转子的磁轭与主轴整体锻造加工 。
– 磁极固定方式通常采用螺钉、T尾和鸽尾结构。
• 磁轭与转子支架
– 磁轭的作用是构成磁路并固定磁极。 – 转子支架的作用是固定磁轭。 – 对于定子铁芯外径小于325cm的中小容量的
• 中小型水轮发电机轴承的油循环冷却方式一般为内 循环。
• 水轮发电机制动方式 机械制动、电气制动、混合制动
• 水轮发电机制动系统的组成 制动装置（俗称 风闸）、控制原件、管路系统。
• 机械制动的作用 为避免机组停机减速过程后期时间较长，引起推力瓦的磨损。 一般当机组转速降低到额定转速25%~35%，自动投入制动器， 加闸停机。
– 按布置方式分：可分为卧式和立式两种。
• 卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。 • 一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。
– 按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞 式两种。
• 推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机，它适 用于转速在100r/min以上。
• 推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机，无上 导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适用于转速 在150r/min以下。
起动试运行的内容和程序 ：
1. 机组起动试运行的工作范围很广，要进行从水工建筑物到 机电设备的全面检查。一般说来包括试验检查和试运行两 大部分，而且以试验检查为主。
2. 起动试运行程序： （1）水轮发电机组试运行前的检查
2. 通过检杳发现尚未完善的工作及工程或设备所存在的缺陷， 及时处理以保证电站能顺利地投产。

导叶连杆
轮毂 枢轴
转臂 连杆
连接体
下盖
第二十二页，共95页。
放油阀 泄水锥
转轮体内部结构
护盖 轮叶密封
轮叶
注：
1.图中没有安装轮叶操 作架；
2.图中没有标出所有的 连接螺钉和轴套。
转轮体外形
导轴
第二十三页，共95页。
护盖 转轮
第二十四页，共95页。
转轮体吊装
吊装步骤 ：
1. 安装转轮体吊具，同时安装 转轮悬挂装置；
第五十六页，共95页。
弹性油箱底盘组件
支筒
支铁
第五十七页，共95页。
弹性油箱
连接油管
底盘
外形图
弹性油箱
剖面图
第五十八页，共95页。
冷却进水孔
推力油冷却器
冷却出水孔
冷却铜管
第五十九页，共95页。
与推力轴瓦结合面
托
瓦
第六十页，共95页。
与弹性油箱结合面
与镜板结合面
推力轴瓦
与托瓦结合面
第六十一页，共95页。
第五十二页，共95页。
第五十三页，共95页。
推力轴承支架吊装
装配步骤 ：
首先将推力轴承锥段、 推力轴承柱段和下风罩组 装成一个整体；然后用桥 机将整个推力支架吊入机 坑；调整推力支架位置使 得推力支架轴心与支持盖 轴心一致，同时对齐各个 螺栓安装孔位；用紧固螺 栓将推力支架与支持盖紧 固在一起，保证紧固的可 靠性。
两段操作油管的连接 法兰和下操作油管与导轴 连接法兰之间安装橡皮密 封圈（图中没有表示）。
本图中隐藏了导水机构
主
轴
转子连接 法兰
推力轴承配 合面
水导轴承配 合面