第六章 水轮机的导水机构

H 18m n 107.1r min，假定水力效率 h 0.94 ，在 D 5m 圆柱面上，按无撞击进口 与法向出口条件计算转轮进、出口速度三角形参数，并绘出进、出口速度三角形。
第三章 水轮机的相似原理
（一）填空题
1．水轮机相似应符合的条件为
、
和
。
2．水轮机工况相似的判据是
和
分别相等。
3．水轮机的比转速越高，其空化系数越
机 Z0 24 ， D1 5.0m ，求原型水轮机在与模型水轮机相似工况时的导叶开度0 。
＊解题指导：应用原型水轮机开度换算公式。
第六章 轴流式水轮机
（一）单项选择题（20 分，没题 4 分）
1． 轴流式水轮机的过流能力比混流式大（ ）
A．大
B ．小
2．一般情况下轴流式水轮机的叶片数比混流式（ ）
（B）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直
（二）填空题（20 分，每题 4 分）
1．水轮机转轮中的水流运动是
和
的合成。
2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是
和
。
3．转轮中水流质点的绝对速度 v 可分解为
和
。
4．绘制转轮进口速度三角形需
、
和
三个参数。
5．绘制转轮进口速度三角形需
、
和
三个参数。
（三）简答题（30 分，每题 10 分）
机效率g 0.97，求水轮机的效率和机组的出力 Pg 。
2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为 650103 Pa ，压力表中心高程为 887m，压力 表所在钢管内径 D = 6.0m，电站下游水位为 884m，水轮机流量 Q = 290 m3/s，若水轮机 的效率 92% ，求水轮机的工作水头与出力。

（1）叉头式传动机构。
（2）控制环
接力器（看不见）
控制环
真空破坏阀
推拉杆
连杆
八、安全装置 剪断销
作用：在导叶关闭过程中如遇异物卡 住，传动操作力将急剧增大，当应力 增大到正常应力的1.5倍时，剪断销首 先剪断，以保护其它传动件不受损坏。
真空破坏阀
在导叶关闭时，破坏顶盖下部 的真空状态，减小由反水锤对机 组造成的损害。
• 导叶的轴颈密封
• 导叶的调整
导叶上、下端面和顶盖、 底环之间的间隙调整，由 调整螺钉（吊起螺钉）完 成。
导叶关闭后导叶之间的间隙 （密封）由连杆上的连接螺栓 调整，由紧固螺母锁紧。
调整螺栓
分半键
剪断销
• 圆锥式导水机构实物
3. 传动机构
作用：传递接力器压力油的作用力，使导叶转动，以达到 开、关导叶，实现调节机组流量的目的。
3. 圆锥式导 水机构。 导叶轴线 与水轮机 轴线成一 锥角布置 的圆锥式 导水机构。 常用于灯 泡式贯流 机组
• 圆锥式导水机构实物
五、导水机构的组成
主要组成部分有顶盖、底环、控制环、导叶、导 叶套筒、导叶传动机构（包括导叶臂、连杆、连 接板）和接力器等部件组成。
1、4、6尼龙轴瓦 2 底环 3 导叶 5 轴套 7 顶盖 8 连接板 9 转臂 10 分半键 11剪断销 12 连杆 13推拉杆 14 控制环 15 支座 16 补气阀 17 端盖及调节螺钉
Hs


g
(vu1r1
vu2r2 )
(2-42) (2-43)
水轮机流量方程
Q
r22

gH
1
2 b0
ctg0

r2 A2
ctg2

➢ 叶片的作用是直接将水能转换为机械能。叶片断面形状为翼
形，转轮叶片数的多少对水力性能和强度有显著的影响，随 比转速的不同叶片数在9～21的范围内变化。
3.3.4 混流式转轮
3.3.4.1 混流式转轮的结构
➢ 转轮下环的作用是增加转轮强度和刚度并与上冠形成过流通道。
➢ 泄水锥的作用是引导经叶片流道流出的水流迅速而顺畅地向下渲
相对开度是某一位置开度与最大开度的比值，用百分数表示，一
般所说开度即相对开度。
➢ 开度的变化导致流量变化，
进而改变机组出力。
➢ 导叶开度由调速器控制。
3.3.2 导水部件
3.3.2.3 导水机构的开度
小流量时开度
大流量时开度
3.3.3 工作部件
3.3.3.1 工作部件的作用
➢ 工作部件即转轮。
➢ 转轮作用是将水能转换为旋转机械能。它对水轮机的性能、结构、
轴流定桨式
泄水锥 叶片
轮毂
3.3.5 轴流式转轮
3.3.5.1 轴流式转轮的结构
轴流转桨式
桨叶操作机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ示意图 1-桨叶；2-转轴；3、4-轴承； 5-转臂；6-连杆；7-操作架；
8-接力器活塞；9活塞杆
3.3.5 轴流式转轮
3.3.5.2 轴流式转轮的适用范围
➢ 轴流式水轮机根据转轮叶片在运行中能否调节，又分为轴流定桨
导水机构，基本保证水流的轴对称性与均匀性，并形成一定的环 量，以提高水能转换效率。
3.3.1 混流式引水部件 3.3.1.2 引水部件的类型
➢ 为了适应不同流量与水头条件，各种型式反击式水轮机所采用的
引水室形状和材料是不一样的。归纳起来有开敞式引水室、罐式 引水室和蜗壳式引水室三大类。 1.开敞式引水室

Q wu 2 vm 2ctg2 ctg2 F2
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第三节 导水机构的工作原理
代入基本方程式，则有
g

Hh
Q Q ctg 0 r22 ctg 2r2 2b0 A2
整理上式即得到流量调节方程
Q r2 Hh 1 r2 ctg 0 ctg 2 2b0 A2
4.应便于安装和检修，特别是调正导叶端面和立面间隙时操作 要简便； 5.在停机时应有良好的封水性能； 6.导叶传动机构应灵活，各个零部件之间的磨擦应有良好的润 滑，结构要简单。
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第一节 导水机构的分类
理想的调节机构是工况变化时，仅仅只改变流 量而水头损失极小。
调节水轮机的过流能力，可以通过不同的途径实现： 1.微小型和较小型的水轮机，可以用一个装在进水管的 阀，或转轮前的筒形阀来调节通过水轮机的流量。

可见在水轮机转速和水头不变的情况下，流量的调 节可通过改变三个量来达到：导叶高度，导叶出口 角，以及转轮叶片出口角。（调节流量的方法）
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第四节 导叶的类型及选择
一、导叶翼型的类型
0
负曲率
0
对称型
0
正曲率
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第四节 导叶的类型及选择
2.在水轮机转轮前布置多个导叶,它们在调节时作同步
的绕自身轴线转动，有如百叶窗一样，只改变水流过 水断面面积，水流流径该通道，水头损失很小。
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第一节 导水机构的分类
圆柱式导水机构 圆锥式导水机构 径向式导水机构 斜向式导水机构 轴向式导水机构
圆盘式导水机构
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