水轮机的基本结构及其主要部件的作用

水轮机的基本结构及其主要部件的作用

水轮机总体由引水、导水、工作和排水四大部分组成。

1、水轮机的引水部件：

主要指蜗壳及座环等，水流由蜗壳引进，经过座环后才进入导水机构。蜗壳的作用是使进入导叶以前的水流形成一定的旋转，并轴对称地、均匀地将水流引入导水机构；座环的作用是：承受整个机组及其上部混凝土的重量以及水轮机的轴向水推力；以最小的水力损失将水流引入导水机构；机组安装时以它为基准。所以，座环既是承重件，又是过流件，也是基准件。因此，要求座环必须有足够的强度、刚度和良好的水力性能。

2、水轮机的导水机构：

导水机构主要由操纵机构（推拉杆、接力器及其锁锭装置）、导叶传动机构（包括控制环、拐臂、连杆和连接板等）、执行机构（导叶及其轴套等）和支撑机构（顶盖、底环等）四大部分组成。其作用使进入转轮前的水流形成旋转，并可改变水流的入射角度，当发电机负荷发生变化时，用它来调节流量，正常与事故停机时，用它来截断水流。

导水机构的操纵机构

导水机构的操纵机构的作用是：在压力油的作用下，克服导叶的水力矩及传动机构的摩擦力矩，形成对导叶在各种开度下的操作力矩。导水机构的操纵机构分为直缸式和环形接力器两大类。

调速环或接力器锁锭装置

锁锭装置的作用是：当导叶全关闭后，锁锭投入，可阻止接力器活塞向开侧移动；一旦关侧油压消失，又可防止导叶被水冲开。

导水机构的传动机构

导水机构的传动机构的作用：是将操纵机构的操作力矩传递给导叶轴并使之发生转动。其型式主要有叉头式和耳柄式两种。太站为耳柄式，长站为叉头式。正常运行时应着重检查控制环、拐臂、连杆和连接板之间的连接销有无串出或脱落。剪断销及引线是否完好。

导水机构的执行机构

导水机构的执行机构包括导叶和轴套，为了操作导叶使其转动，既减少摩擦阻力又不摆动，在水轮机导叶上均装有三个滑动轴承。下轴套装在底环上，上、中轴套装在导叶套筒内，套筒固定在顶盖上。为了减少沿轴颈的漏水量和减轻泥沙对轴颈的磨损，导叶轴颈均装有密封，当密封损坏时可能造成顶盖水位升高。导叶的出口边与相邻导叶间的最小距离称为导叶开度。

导水机构的支撑机构

顶盖是水轮机的重要大部件之一，要求有足够的强度和刚度。其作用是：与底环一起构成过流通道；防止水流上溢；支撑导叶、传动机构，支撑导叶轴承以及其它附属装置；底环的作用是：与顶盖一起形成过流通道；安装导叶下轴套，用螺栓将其把合在座环的下环上。

3、水轮机的工作部件

水轮机的转轮是直接把水能转变为旋转机械能的重要部件。当具有一定流速和压力的水流，流过转轮之间所形成的流道时，水流对叶片表面有一个作用力，迫使转轮向规定的方向旋转，并通过水轮机主轴传递给发电机主轴及其转子。

4、泄水部件

主要指转轮室、尾水管等，其作用是将水流平稳地引到下游，可减少水头损失，并提高水轮机的效率。

5、主轴

主轴与转轮连成一整体构成水轮机转动部分，它的作用是将水轮机所获得的转矩传递给发电机轴，使发电机旋转而发电。同时承受轴向水推力和转动部分的重量。

6、补气装置

补气装置包括轴心补气阀、真空破坏阀、尾水管十字架和短管补气等。

轴心补气阀是当转轮下部出现部分真空时，利用主轴中心孔经补气阀自行补气。它是经常动作的一个补气阀。其安装位置通常有发电机轴顶、水轮机主轴上法兰和下法兰三处。

真空破坏阀补气

真空破坏阀也叫紧急真空破坏阀，其作用是：当水轮机导水机构紧急关闭时，上游的水流突然停止进入转轮室，转轮室的水流因惯性作用继续向下游流去，

形成真空，在很大的压差下，下游水流返回来形成很大速度撞击转轮及过流部件，为此设置了真空破坏阀，当出现上述情况时，向转轮室内迅速补气，以减轻尾水反冲力所引起的危害，即减少反水锤，对机组安全运行起到一定的保护作用。

有的电站除在水轮机顶盖上安装真空破坏阀外，还装有轴心补气阀和尾水管十字架补气装置。

分段关闭装置的组成、作用及动作过程

分段关闭装置主要由凸轮、配压阀、节流阀、导叶反馈机构及管路等组成。

导叶的分段关闭是导叶的一种合理关闭规律。改变导叶关闭规律是降低水锤压力和速率上升值的措施之一，将导叶关闭的过程分段进行，它既能在满足某一给定速率上升值的条件下较有效地降低水锤压力上升值，也能用来减轻或防止轴流式水轮机的抬机现象。

一般低水头电站采用二段关闭，（即快—慢）。高水头电站采用三段关闭，（即快—慢—快）。