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混流式水轮机原理与运行pdf
混流式水轮机是一种常见的水力发电设备，它利用水流能量转化为机械能，驱动发电机发电。
下面是混流式水轮机的原理和运行过程：
1. 原理：
混流式水轮机是通过水流在转轮上产生旋转力矩而驱动转子转动的。
它的转子由叶片和导水环组成。
当水流进入水轮机的导水管道后，经过导水环引导进入叶片之间的转子空间。
水流在叶片上产生冲击和流体动压力，使叶片受到水流的作用力而旋转。
最后，通过转轮上的轴将旋转动能传递给发电机，产生电能。
2. 运行过程：
混流式水轮机的运行过程主要包括以下几个步骤：- 水流进入导水管道：水流从水库或河流等水源进入水轮机的导水管道。
- 经过导水环引导水流：水流进入导水管道后，通过导水环的引导，进入转子空间。
- 叶片接收水流冲击：水流进入转子空间后，叶片将受到水流的冲击力和动压力。
这些力使得叶片受力不均匀，从而产生旋转力矩。
- 转子旋转传递能量：叶片受到水流作用力后，转子开始旋转。
旋转的转子将机械能传递给发电机，
驱动发电机产生电能。
- 水流排出：在旋转过程中，水流的动能会逐渐转化为机械能和电能。
最后，水流从水轮机的出水口排出，回归水源。
通过这个过程，混流式水轮机将水流的动能高效地转化为电能，实现了水力发电。
以上是混流式水轮机的原理和运行过程的简要介绍。
混流式水轮机的具体设计和工作参数会根据实际的水流情况和发电需求进行调整。
高水头混流式水轮机的运行特点与结构分析前言所谓高水头混流式水轮机，是指混流式水轮机采用的额定水头在250m 以上的。
与国外相比，国内高水头混流式水轮机的应用比较晚，再加上受到设计与制造技术的限制，导致其应用受到一定的影响。
不过随着科学技术的发展，此种混流式水轮机的应用逐步加深，现今，国内已经建成多个，而且已经投入到运行当中。
1 高水头混流式水轮机的结构1.1 转轮带有副叶片在高水头混流式水轮机中，转轮叶片的长度非常长，进口半径与出口半径之间的差异性比较大，在进行转轮设计时，如果采用常规的设计方法，那么叶片的进口处半径就会非常大，比出口半径宽出很多。
幅流成分是转轮水轮中比较重要的一个部分，在两个叶片之间，水流受到哥氏力作用的影响，会呈现出分布不均匀的状态，这样一来，在运行的过程中，就会出现某些部位零水流流速的问题，这对水轮机运转效率的影响是比较大的，严重时会对机组的正常运行产生破坏。
基于此，为了避免问题的产生，在将进口宽度变小时，出口的宽度要保证不发生变化，同时，在两个叶片之间还需要增加一个叶片，叶片要与进口的距离比较近，而且长度要短[1].副叶片的增加有效地提升水力效率，避免了不必要损失的产生，提升了水轮机的运行效率，保证其稳定运行。
1.2 导叶的偏心结构高水头混流式水轮机的导叶高度并不高，因此，立面的漏水量是比较少的，不过，其水压要比普通的混流式水轮机高很多，很容易发生顶盖变形，进而导致导叶端面的间隙不断的加大，产生比较严重的漏水现象，为了避免这个问题，就需要对导叶的结构进行调整。
现今，水轮机导叶采用的是偏心结构，端面比较大，而且带翼，同时，在导叶的轴颈处，安装有密封圈，有效的将损坏降低[2].在偏心结构的导叶中，增设了翼板，安装的位置为正压面的上端及下端，而且轴颈的直径也进行了增加处理，这样一来，有效地避免了过多的漏水，使水轮机保持在高校的运转中。
1.3 不锈钢层焊接在导叶中，两个端面之间的间隙是比较小的，比如顶盖和抗磨板，二者在进行连接时，通过螺钉来实现，在高水头运行的过程中，抗磨板受到其作用的影响，在局部的某个位置上会发生变形，这样一来，保持端面的小间隙就变得非常困难。
水轮机及主阀（包括快速闸门）1、什么是水轮机？什么是反击式水轮机？什么是冲击式水轮机？其工作特点是什么？答：水轮机是把水流能量转变为机械能的一种动力机械，是利用水电站的水头和流量来做功的。
按水流对转轮的水力作用不同，可分为反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机主要是利用水流的压能（也有一部分利用水流的动能）来做功。
水流通过转轮叶片时，叶片对水流有一个作用力，使水流改变了压力、流速的大小和方向，反过来，水流对叶片有一个大小相等、方向相反的作用力，即反作用力，形成旋转力矩，使转轮旋转。
在反击式水轮机中按水流经过转轮的方向不同，又分为轴流式、混流式和贯流式三种。
其中：轴流式水轮机的特点是水流经过转轮始终沿着轴的方向；混流式水轮机的特点是水流先沿辐向进入转轮，然后逐渐变为轴向而离开转轮，因此，又称辐向轴流式水轮机；贯流式水轮机的特点是水流从进口到尾水管出口都是轴向的。
冲击式水轮机是依靠高速水流（动能）冲击转轮叶片而推动水轮机转轮旋转做功的。
这种按水流冲击作用原理工作的水轮机称为冲击式水轮机，常用的有水斗（也称冲击）式水轮机。
它的工作特点是：来自压力钢管的水，通过喷嘴，以高速喷射在转轮的斗叶上，推动转轮旋转做功，然后跌落在机壳下面的尾水渠中。
由于水斗式水轮机喷嘴与转轮在同一平面上，射流方向为转轮圆周的切线方向，所以又称切击式水轮机。
2、水轮机型号？含义？反击式分为：混流式HL 轴流转桨式ZZ轴流定桨式ZD 斜流式XL贯流转桨式GZ 贯流定桨式GD冲击式分为：水斗式CJ 双击式SJ斜击式XJ主轴布置形式与引水室特征的代表符号：立轴L 卧轴W 金属蜗壳J 混凝土蜗壳H灯泡式P明槽式M 罐式G 竖井式S 虹吸式X轴伸式Z第三部分为水轮机转轮标称直径D1（cm）3、试述不同类型水轮机的适用范围及其优缺点？答：（1）常用的反击式水轮机有：1）混流式水轮机，可用于15---700m水头范围，由于运行稳定，最高效率大，我国应用普遍，多用于40---150m中等水头水电站，缺点是最高效率区较窄2）轴流转桨式水轮机，可用于2---90m水头范围，过水能力大，轮叶可以转动，适用于大流量。
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。
混流式水轮机的水力传动与控制系统研究混流式水轮机是一种常用的水力发电机组，利用水流的动能来转化为机械能，进而产生电能。
水力传动与控制系统是混流式水轮机运行的关键部分，它能够控制水流的进出和转化机械能的效率，从而实现优化的发电效果。
一、水力传动系统混流式水轮机的水力传动系统主要由水导叶、转轮和供水管道组成。
水流经过供水管道进入转轮区域，在旋转的过程中，水导叶的角度可以通过调节系统控制，以改变水流的流量和速度。
进而调整转轮的转速和转矩。
水力传动系统的设计与优化关键是提高水轮机的转速和转矩控制性能，提高水轮机的效率。
发电过程中，水流的能量转化主要集中在转轮上，因此转轮的设计和制造至关重要。
合理的叶片形状和结构可以最大限度地利用水流的能量，提高水轮机的效率。
同时，考虑到水流的稳定性和流动的均匀性，供水管道的设计和布局也需要细致考虑。
通过对水力传动系统的优化设计和改进，可以实现混流式水轮机的高效运行。
二、控制系统混流式水轮机的控制系统主要用于控制水轮机的转速和转矩。
常用的控制方法包括调速器和调功器。
调速器通过改变水导叶的开度来调整水轮机的转速，进而实现对发电机组输出电压和频率的控制。
调功器则通过控制水导叶的开度和转轮的转速，来实现对发电机组输出功率的控制。
控制系统的关键是如何实时感测水轮机的转速和转矩，并通过反馈控制方式来调整水导叶的开度和转轮的转速。
常用的转速和转矩感测技术包括光电转速计、振动传感器和力矩传感器等。
这些传感器能够实时监测水轮机的运行状态，通过信号反馈给控制系统，进而实现对水导叶和转轮的控制。
此外，控制系统还应考虑到对水轮机的安全保护和运行稳定性的要求。
如异物检测和排除装置，用于检测和清除掉进水轮机中的杂物，以防止损坏水轮机的叶片和其他关键部件。
同时，控制系统应具备故障自诊断和自动切换功能，以保证水轮机在异常情况下的安全运行。
三、研究进展与挑战混流式水轮机的水力传动与控制系统已经取得了一定的研究进展和应用成果。
混流式水轮机的流量控制与导流机构研究混流式水轮机是一种常用的水力发电设备，具有高效率和灵活性的特点。
流量控制与导流机构是混流式水轮机运行中至关重要的组成部分，对于实现水轮机的安全稳定运行和发电效率的提高起着关键作用。
本文将从混流式水轮机的流量控制和导流机构的研究角度，对其进行分析和讨论。
首先，我们来探讨混流式水轮机中的流量控制。
流量控制是指根据实际需求对水轮机的入口流量进行调节，以满足不同工况下的发电要求。
混流式水轮机的流量控制主要通过调节导叶和转轮之间的相对位置来实现。
导叶的调节能够改变水流通过导叶间隙的大小，从而影响水轮机的进水流量。
在不同的负荷要求下，通过控制导叶的开度来调节流量，以实现水轮机的稳定运行和高效发电。
在混流式水轮机中，流量控制的准确性和响应速度对于水轮机的运行性能至关重要。
为了满足各种负荷要求，需要对流量控制系统进行精确的建模和优化设计。
研究人员通过数值模拟和实验验证等手段，对流量控制系统进行分析和优化。
通过对导叶的几何结构和叶片角度等参数的优化设计，可以提高流量控制系统的精确度和响应速度，实现更好的调节性能和发电效率。
除了流量控制，导流机构也是混流式水轮机中的重要组成部分。
导流机构主要用于调节输出端的水流，以控制水轮机在不同负荷下的输出功率。
常见的导流机构包括机械式导轨、液压式导轨和气动式导轨等。
机械式导轨通过改变导轨的角度和位置来实现导流控制。
液压式导轨通过改变液压缸内的液压油压力来实现导流控制。
气动式导轨通过改变导轨上的充气量和排气量来实现导流控制。
导流机构的设计需要考虑多个因素，如导流力的准确度、响应速度和防止水轮机的压力冲击等。
研究人员通过优化导轨的几何结构和材料选择，提高导流机构的导流准确度和系统响应速度。
同时，采用各种防压冲措施，如添加缓冲装置和优化导轨的设计，可以有效减轻水轮机的压力冲击，保证系统的安全可靠运行。
最后，为了进一步提高混流式水轮机的流量控制和导流机构的性能，研究人员还在研发新的技术和方法。
水轮机一、水轮机的基本参数1）工作水头（H）:水轮机的工作水头就是指水轮机的进、出口单位能量差，也就是上游水位与下游水位之差，用H表示，其单位为m其大小表示水轮机利用水流单位能量的多少。
2）流量（Q）:在单位时间内流经水轮机的水量，称为流量，用Q表示，其单位为n®/s。
其大小表示水轮机利用水流能量的多少3）出力（P）:具有一定水头和流量的水流通过水轮机便做功，而在单位时间内所做的功率称为水轮机的出力，用P表示，其单位KW水轮机的出力为：P=9.81QH4）效率（刀）目前混流式水轮机的最高效率95%P=9.81QH T]5）比转速指工作水头H为1m发生白^功率P为1kw时水轮机所具有的转速，故称为比转速。
二、水轮机的类型与代号我们根据水流能量的转换的特征不同，把水轮机分为两大类，及反击型和冲击型水轮机。
反击型水轮机，具有一定位能的水流主要以压能的形态，由水轮机转变为机械能。
按其水流经过转轮的方向不同，反击型水轮机可分为以下几种类型：反击型：轴流（定桨、转桨）水轮机、混流式水轮机、贯流式水轮机、斜流式水轮机冲击型：水流不充满过流流道，而是在大气压力下工作，水流全部以动能形态由转轮变为机械能。
按射流冲击水斗的方式不同，可分为如下几种类型：冲击型：水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机我国水轮机式的代号，有三部分组成，第一部分由水轮机型式及转轮型号组成，并由汉语拼音表示。
水轮机型式的代号以本电站为例：水轮机型号：HL(247)-LJ-235,表示混流式水轮机，转轮型号为247,立轴，金属蜗壳，转轮直径为235cmo三、混流式水轮机1定义：水流从径向流入转轮，在转轮中改变方向后从轴向流出的水轮机。
其叶片固定，不能转动调节。
2混流式水轮机-结构特点混流式水轮机主要应用于20-450米的中水头电厂，其结构紧凑，效率较高，能适应很宽的水头范围，是目前世界各国广泛采用的水轮机型式之一。
当水流经过这种水轮机工作轮时，它以辐向进入、轴向流出所以也称为辐向轴流式水轮机。
