水轮机的标准与选择课件演示(69张)

将模型试验结果化成为D1M=1m，HM=1m标准 情况下的参数—单位参数，分别用 (Q1，n1，N1) 表示。
假定： s sM r rM j jM M
(实际上，原型效率大于模型效率，需修正)
1、 单位流量
Q1
Q D12 H
2、 单位转速
n1
nD1 H
3、 单位出力
N 1
N D12 H 3 / 2
尺寸、调速器及油压装置选择 (6) 根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运
行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方 共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。
有关资料：
(1) 水轮机产品技术资料：
系列型谱、生产厂家、产品目录、模型综合特性曲线。 (2) 水电站技术资料：
根据H、N的范围选择水轮机是水电站主要 设计任务之一，使水电站充分利用水能，安 全可靠运行
一、水轮机选型设计的内容及基本资料
(1) 确定机组台数及单机容量 (2) 选择水轮机型式（型号）及装置方式
(3) 确定水轮机转轮直径D1、n、Hs、Za；Z0、d0
(4) 绘制水轮机运转特性曲线 (5) 估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、
混流： 轴流：
max 1 (1 M max)5
D1M D1
max
1
(1 M
max)[0.3
0.7( D1M D1
)1/5 (
HM H
)1/10 ]
2、一般工况
HL、ZD： M max M max
ZZ ： M max M max
二、单位参数的修正
最优工况时：
Q10 Q10M
(二) 按综合特性曲线选择

节），H、N变化时，水轮机具有较高的效率。
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2. 转轮构造
➢ 轴流式水轮机除转轮外，其它部件与混流式相似 ➢ 组成：叶片、轮毂、主轴、泄水锥、转动机构
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2. 转轮构造
➢ 叶片 ：表面为曲面，断面为翼形，根部厚，边缘薄，以承受水流作用的抟矩。 ➢ 叶片数目：与H大小有关，一般为4~8片； ➢ 叶片转角Φ：最优工况时Φ=0°，Φ>0，叶片开始启动，Φ<0向关闭方向转动。
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• 当水头较低而机组容量又较大时，若水轮机与发电机的主轴直接联接，则发电机将 因转速较低而直径较大，这会导致灯泡体尺寸过大而使流道水力损失增加。为此常 在水轮机与发电机之间设置齿轮增速传动机构，使发电机转速比水轮机转速大310倍，从而缩小发电机尺寸，减小灯泡体尺寸，改善流道的过流条件。但这种增 速机构结构复杂，加工工艺要求较高，传动效率一般较低，因此目前仅应用于小型 贯流式机组。
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混流式水轮机转轮
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转轮的组成
• 在法兰盘四周开有几个减压孔，以便将经过上冠外缘渗入冠体上侧的积水排入尾 水管。
• 大型机组在与上冠连接的主轴端常装有补气装置，以便向泄水锥下侧的水流低压 区补气。
• 泄水锥的作用是引导径向水流平顺地过渡成轴向流动，以消除径向水流的撞击及 漩涡。
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1. 混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。 ➢ 适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近700米，单机容量：几万kW-几
十万kW ➢ 特点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。 ➢ 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万kW。是世界上单机容量最

剖面图
轴套
套筒
作用：
L型密封
1. 固定导叶轴心； 2. 起密封作用，防止水流进水车室。
轴套
控制环
控制环
接力器连 接处
注：
1. 连接主接力器和导叶转臂； 2. 传递主接力器的输出力矩，推动导叶转臂转动； 3. 安装在支持盖的滑道上，与支持盖一起吊入机坑。
导叶连杆
轮毂
枢轴
转臂 连杆 连接体 下盖 放油阀 泄水锥
密封压板
轮叶密封装置
垫环 V型密封 顶起环
λ型密封
轮叶密封装配
装配步骤：
1.安装顶起环； 2.安装V型密封圈； 3.安装垫环； 4.安装λ型密封圈；
5.安装密封压板；
6.安装固定螺钉，将密封 装置固定在轮毂上。
轮叶安装
装配步骤：
首先采用转轮翻身 工具将转轮体翻身〔图 中没有表示〕；然后将 轮叶分片装配到相应位 置〔图中只显示了单个 轮叶的安装〕；用螺栓 将轮叶与枢轴固定；安 装转轮悬挂装置；再安 装操作架〔图中没有表 示出来〕。
主轴下连接法兰和缸体 的配合面上安装橡皮密封圈 〔图中没有表示〕。
本图中隐藏了导水机构
剖面图
支持盖组件
外形图
控制环
接力器安 装处
支持盖 锥体上环 空气围带
锥体下环
支持盖
顶盖连接处
真空破坏阀 安装处
支持盖是水轮机的重要支撑部件，它支撑着推力轴承支架，同时将水轮机的局部重量传递给顶盖，由顶 盖将负荷传递到根底上。同时支持盖也是水电机组的重要结构部件，它连接着导叶执行机构、推力轴承支架 和水轮机转轮体等。
推力轴瓦
与托瓦结合面
镜
板
与推力头结合面
与推力轴瓦结合面

定子
由定子机座、定子铁芯、定子线圈等组 成，发电机定子线圈采用F级绝缘，有防 晕措施。
上机架、下机架
上机架是发电机的承重支架，用来支撑 水轮发电机组轴向负荷和部分径向负荷 ，上机架中心油盆内安装了上导轴承和 推力轴承。
下机架用来支撑下导轴承和制动器，下 机架中心油盆内安装了下导轴承，在顶 转子时，下机架要承受机组转动部分的 重量。
一般来说，并网运行的发电机失磁后，励磁电流表指 示降为零；发电机定子电压表指示下降，定子电流出 现异常增大的现象，此时过负荷保护动作将会迅速发 出信号；这种情况下发电机转速不断升高、功率因数 表进相、无功电能表倒转。
当发电机失磁后，会造成发电机同步运行变为异步运 行，发电机向电网吸收大量无功功率。
处理 :
在水轮发电机组正常运行过程中，需要加强监视，对 其电压、频率和电流大小进行进行实时关注。一旦发 现电压或是频率升高时，则需要通过降低无功或有功 负荷，使定子电流能够降至额定值范围，当调整后状 况没有得到有效改善时，则需要采取切实可行的措施 将过负荷消除。当电压或是频率降低时，则为了避免 过负荷的产生，则可以减小励磁电流，但需要确保母 线电压要处于正常值范围内。一旦母线电压降至事故 极限值时，这时发电机组仍处于过负荷状态下，这就 需要采取限负荷运行，必要时还需要启动备用机组。
具体的处理方法： ①为了降低定子电流，值班人员应快速的降低
有功功率；
②手动增加励磁电流或合上励磁开关恢复励磁 电流；
③如仍无效果，说明励磁转子绕组回路有断路 故障，应立即解列停机检查处理。
（三）发电机过负荷
现象 :
当发电机处于过负荷状态下时，其定子电流会 超过额定值，同时其有功、无功及转子电流也 会超出额定值，同时定子电流如果超出额定值 的1.1倍时，则会导致过负荷保护发出动作， 出现过负荷报警信号。