解析小型轴流定桨式水轮机转轮检修改造 刘祥
解析小型轴流定桨式水轮机转轮检修改造刘祥
发表时间：2018-04-18T15:28:12.860Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：刘祥[导读] 摘要：能源是人类赖以生存的基本条件，全国水能资源的理论储藏量在6.94亿kW。
（国网四川省电力公司都江堰市供电分公司四川都江堰 611800）摘要：能源是人类赖以生存的基本条件，全国水能资源的理论储藏量在6.94亿kW。目前，我国的水能资源的开发率为31．5％，发展潜力较大。电子技术与机械技术的不断发展，使小型轴流定桨式水轮机在水电站中得到了广泛的应用。本文从增加水能转化率，减少水电站运维成本的角度入手，对总装机容量2400KW、单机800K的小型轴流定桨式水轮机转轮的检修改造技术方案进行分析，希望能够对同类
项目提供参考。
关键词：小型轴流；定桨式水轮机；检修改造 1.引言
转轮是水轮机的关键设备，水流进入封闭管道空间，在蜗壳作用下回流至导水机构，调速机构控制水流量，使水流推动桨叶，实现转轮旋转。水能向机械能转化，再由机械能向电能转化，当水轮机效率达到最高值时称为最优工况，此时的水流经过转轮和法向出口比较顺畅，水力损失最小。小型轴流式水轮机桨叶曲面是否合理直接影响不同的水流量作用下的能量转化率及水轮机使用寿命。为实现最优工况，通过转轮内轴套更换、叶片密封更换、活塞杆密封更换、活塞机构修复、轮毂修复等检修改造，确保转轮在不同的水流量作用下实现最大能量转化。
2.小型轴流定桨式水轮机的特点
定桨式水轮机改变桨叶角度主要采用两种方案：（1）定做多个转桨转轮，使桨叶角度按照预设水流量制作，桨叶角度有0度、5度, 10度、15度4种，需要调整桨叶角度时，暂停运转拆机并更换转轮。（2）定做一个转轮，转轮安排3组螺孔，用螺钉连接桨叶及转轮体。暂停运转拆机并变更桨叶与转轮螺钉孔方向，能满足0度、5度、10度3种桨叶角度更换。这种定桨式改变桨叶角度方案基本可以实现对大、中、小水流量控制桨叶角度的要求，但缺点在于只能阶梯式变换调节，对于持续性调节桨叶角度以及如何适应不同水流量的速度变化以及如何解决反复拆卸的费时费力问题矛盾突出。
3.水轮机主要技术参数
我厂为小水电站，总装机容量2400KW,单机800KW，水头7.3m。具体参数详见表1。
4.转轮结构及缺陷
水电厂1号机转轮结构由转轮体、叶片、桨叶操作接力器、操作机构、泄水锥等组成，叶片数为4片。转轮叶片受桨叶接力器和操作机构控制，桨叶接力器位于转轮体顶测，是有操作架的活塞运动式机构，通过M450型螺母将活塞杆与操作架进行固定，原厂家配备的专用螺母拆装工具没有使用过。该工具灵活性差，对于螺母处封闭性需重新检查、确认。叶片密封由金属弹性圈及其压环和密封垫组成，使用多道双向橡胶密封。转轮为充压式结构，轮毅中布满汽轮机油。机组已服役几十年，水轮机转轮没有进行过大修技改，出现叶片轴处的铜套磨损严重、密封漏油或进水、导叶密封压板凸出等问题。这些问题不仅不利于水电站安全运行，还会对环境造成破坏，亟待检修改造。
5.转轮检修改造
5.1转轮内轴套更换
经过长期运行，水轮机转轮轴套和止推轴承老化明显，桨叶及其操作机构与原始设计位置存在严重偏差，致使周边零件挤压受损。此次待更换的轴套原材料的性质不明，经检修人员研究，拟采用以离心力成型管状方法浇筑的高强度铜合金材料，以满足轴套强度标准，其优势为：
（1）承受低速重载荷性能较好。
（2）耐磨性能强。
（3）以离心力成型管状方法浇筑，致密缺陷少。
作为转轮分解前的准备工作，首先轴套应浇铸毛坯，为使轴套按期正常制作，确保足够加工余量，可以随机未注公差的名义尺寸为基准，实现轴套的装配使用标准，通过冷套加打骑缝螺钉方式提高轴套稳定性，确保在长期使用后不发生变形。
5.2叶片密封更换
采用耐低温丁腈橡胶加金属复合密封垫片双向密封的形式，以合理的密封件尺寸保证密封质量。密封作业时避免密封剂使用过量且未妥善清除，安装时应严格参照作业指导书密封。改造后的叶片密封可靠性更强，更换灵活，无论是耐压试验还是动作试验都能完全通过检测，密闭性较好，达到检修改造目的（图1）。
轴流式水轮机转轮算例
题目：ZZ440水轮机转轮的水力设计 方法：奇点分布法 已知参数： ZZ440 —100转轮水力设计 一.确定计算工况 由模型综合特性曲线得到n110=115 (r/min ) ,Q110=820 ( l/s) zz440属于ns=325~875范围，为了使设计的转轮能在预期的最优工况下效 率最高，计算工况与最优工况的关系按下式确定： n1l=(1.2~1.4)n 110 =138~161 (r/min) n= n.,^ H / D1(1.2 ~ 1.4)n110寸百/ D r 721.3 ~ 841.5 ( r/min) 故选定n=750 ( r/min ) 则实际n11= ^D1143.49 V H Q11=(1.35~1.6)Q110=1.4 Q110=1148<1650 (l/s) Q Q11D2JH1.4Q110D W H 6.0 m3/s 二.确定各断面叶栅稠密度l/t 据P213页(-)pj ~ n s关系，当ns=440时，得t 综合考虑一下关系： (二」 t "pi3 取D1=1000mm，取6 个断面R1~R6 依次为255、303、351、399、447、495 水力设计内容： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 确定计算工况 确定各断面叶栅稠密度l/t 选定进出口轴面速度Cz沿半径的分布规律，确定各断面的选定 进出口环量r沿半径的分布规律，确定各断面的r 计算各断面进 出口速度三角形，求知、2 第一次近似计算及绘图 第二次近似计算 Cz1、Cz2 1、 n =91%, a om=18mm D1 a。 _ a0m 1m —18 39.13mm 0.46 (0.85~0.95片)Pj K 3(t)n (1.2 ~ 1.25 )n (\ K卩小的打
浅谈安康水电厂水轮机改造的可行性
浅谈安康水电厂水轮机改造的可行性 发表时间：2016-02-02T09:44:14.987Z 来源：《电力设备》2015年7期供稿作者：宋洋1 杨刚2 [导读] 1安康水力发电厂机械分场陕西安康 725000;2安康水力发电厂生产技术部陕西安康安康水电厂4台HL220－LJ－550水轮机属于70年代苏联设计老式转轮，存在效率低、高效区狭窄、振动区范围大等缺陷。 宋洋1 杨刚2 （1安康水力发电厂机械分场陕西安康 725000;2安康水力发电厂生产技术部陕西安康 725000） 摘要：本文介绍了安康电厂HL220-LJ-550水轮机转轮在运行中出现机组振动、结构破坏等问题，探讨更换转轮的必要性，和更换方案的选择，提供有关人员参考。 关键词：振动改造经济效益 安康水电厂水轮机现状 安康水电厂4台HL220－LJ－550水轮机属于70年代苏联设计老式转轮，存在效率低、高效区狭窄、振动区范围大等缺陷。经十多年的运行实践表明，HL220型水轮机转轮在高水头、低负荷时产生剧烈振动和压力脉动，振区是80MW负荷以下，120-140MW负荷之间。其中，在60MW负荷附近振动尤为剧烈，该工况下，机组顶盖的水平及垂直振动、蜗壳及尾水压力脉动等严重超出规范的标准要求，整个机组段厂房混凝土都在振动，机组根本无法正常运行。 稳定性指标超标的原因分析 根据陕西电力科学研究院对《安康水电厂水轮发电机组稳定性测试与分析报告》，在分析机组顶盖振动原因的过程中，对比了4台机组的顶盖振动情况，在机组带负荷运行中垂直和水平方向的振动值都有超标。趋势表现为顶盖振动值随着机组接近额定满负荷运行时逐渐减小。分析该情况于负荷增加成反比，对应检修中机组轴线和中心调整数据符合国标要求，应该是水轮机在部分工况下稳定性参数超标及空蚀现象严重造成顶盖垂直振动增加。 在盘车时检查机组摆度基本没有超标，但在运行中确实发现机组水导轴承摆度Y方向超过标准值，在检修中对导轴承和机组中心进行检查和调整，基本排除导轴承检修和中心调整原因造成。需要加以考虑的原因还有转轮的特性和尾水管产生涡带造成机组的振动和摆度增加。 初步分析判断都与转轮运行工况差，振动摆度大有关。 综上所述，种种迹象表明，机组振动、结构破坏已危及到机组运行安全，为了保证机组长期稳定的运行，可以考虑运用新一代计算机水流动态分析系统（CFD），同时采用高强度抗磨及抗气蚀能力的特殊材料，通过先进的制造工艺对安康电厂转轮进行更换，扩宽机组稳定运行区，提高机组负荷可调节范围。 解决振动超标问题目前可能采取的措施 顶盖振动、轴承摆度综合来看都属于机组运行稳定性较差。分析发现上述问题与机组运行工况有一定的联系，实测的经验证明，水轮机压力脉动最大值发生在半负荷区域，涡带产生的压力脉动在导叶开度的30％～80％区间，所以改善运行工况可以延缓情况进一步恶化。同时，水轮机的空蚀超标也是造成振动和噪音的主要原因之一，需要采用的中下措施加以解决： (1)更换新型可靠转轮 鉴于现代水轮机制造工艺的发展，完全可以制造出高效区宽，振动区狭小的新型转轮，同时新型转轮的加工可以采用质量更好的模压成型的叶片，转轮的上冠、叶片材料应用大型不锈钢的铸件。 (2)增加转轮补气装置 本电站水轮机在设计初期考虑到尾水管路的压力脉动，同样采用了多种补气方式，投产初期我厂采用的两种补气方式位置都在尾水管，有十字补气架和射流强迫补气两种方式，没有设置大轴中心补气。 转轮中心补气可行性分析 通过对水轮机结构布置的分析，安全性评价专家组认为，当前补气方式不能满足运行中的补气需求，可考虑增加大轴中心补气。以此来改善涡带造成的空蚀现象，这也是目前国内外混流机组消振的最有效的方法。增加大轴中心补气方式以打散尾水管内的偏心涡带，并建议保留短管补气装置。按安康电厂现场实际情况，若增加了大轴中心补气方式，建议取消短管补气装置。因尾水短管补气装置破坏了尾水流态，且对尾水管里衬有一定的破坏性，可能影响电站安全。 安康电厂机组主轴形式为双法兰空心式主轴，具备改造机组中心补气装置的基本条件，但是，水轮发电机组由于有励磁机存在，所以在发电机大轴上部安装补气阀和排水装置的位置条件是否具备还需要进一步与设计厂家讨论。另外，如果补气装置安装的补气管路需要通过大轴中心至转轮处，其中的设备加工量和安装工程量巨大，实施方案必须要全面论证。为此在2011年10月委托了北京勘测设计研究院开展了可行性研究，研究的结论是电站机组具备改造条件，但需改造更换发电机顶部励磁机，有关内容详见《陕西安康水电站水轮发电机组大轴中心孔补气可行性研究报告》。 转轮更换的必要性 电站已运行近二十年，设备老化，效率低下，与目前的优秀转轮相比，水轮机加权平均效率要低3%左右，相当于损失一个24 MW的电站。 转轮更换以后，水轮机额定点效率至少提高3%，加权平均效率提高3%左右，年发电量增加8000万度电，机组出力增加3%，相当于调峰容量增加3%。 为了对改造后的机组有更明确的认识，现从以下几个方面对改造方案进行经济分析比较以求全面客观的说明。（以下各表均以单机考虑）
水轮机的选型计算
一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22) 目 录
轴流式水轮机埋件安装工艺导则
轴流式水轮机埋件安装工艺导则 Guide for installation technology of embedded components of axial turbine DL/T5037—94 1994-11-14发布1995-03-01实施 中华人民共和国电力工业部发布 1总则 1.1本工艺导则是根据《水轮发电机组安装技术规范》(GB8564—88)，并结合常用典型结构而编制。 1.2本工艺导则适用于大中型轴流式水轮机埋件安装施工，采用分瓣就位组合的安装方式。如起重机起重量足够大时，也可采用分段或整体就位。 2一般规定 2.1设备安装前应进行全面清扫、检查，并复核设备高度尺寸。 2.2设备基础板的埋设，应用钢筋或角钢与混凝土钢筋焊牢，其高程偏差一般不超过－5mm，中心和分布位置偏差一般不大于10mm。水平偏差不大于1mm/m。 2.3调整用楔子板成对使用，搭接长度应在2/3以上。 2.4设备组合面和法兰连接面，应光洁无毛刺，合缝间隙用0.05mm塞尺检查，应不能通过；允许有局部间隙，用0.10mm塞尺检查，深度不应超过合缝宽度的1/3，总长不应超过周长的20%；连接螺栓及销钉周围不应有间隙。组合缝处的安装面错牙一般不超过 0.01mm。为防止漏水过水面组合缝应该封焊。 2.5安装用X、Y基准线标点及高程点，测量误差不应超过±1mm。中心测量所使用的钢琴线直径一般为0.3～0.40mm，其拉应力应不小于1200MPa。 2.6设备过水表面应平滑，焊缝应磨平。埋件与混凝土表面相接，应平滑过渡。 2.7根据设备尺寸选用测量工具和测量方法。 中心及圆度测量，一般选用带千分尺头的测杆，使用电测法(即带耳机的干电池回路。下同)。高程测量选用三级水准仪。 水平测量，尺寸较小时选用水平梁和合象水平仪，大中型支柱式座环选用带铟钢尺的一级水准仪。 2.8根据设备结构和土建施工程序，选择埋件加固方案，并随一期混凝土施工，埋设相应基础板和地锚。 2.9设备安装应在基础混凝土强度达到设计值的70%后进行。 2.10大中型轴流式水轮机埋件结构如图1、图2、图3所示。安装工艺流程如图4所示。若因施工需要，也可选用其他安装工艺流程(见附录A和附录B)。
浅谈牛栏口水电站轴流式水轮机转桨改定桨运行
浅谈牛栏口水电站轴流式水轮机转桨改定桨运行 摘要：牛栏口水电站实际投产以来，水头、流量、出力较为稳定，其转桨式水轮机受油器串油严重、油泵故障频繁、运行中产生大量的油雾，经常引起非计划停运。为此,电站要求对水轮机转轮由转浆式改为定浆式，重庆水轮机厂经过技术论证、现场试验，通过少量改动实现了水轮机转桨改定桨运行，去掉受油器，使机组长期稳定运行。 关键词：水电站；水轮机；转桨；定桨 1 前言 牛栏口水电站位于重庆市石柱县境内龙河干流河段，坝址距石柱县城约 16km。水库正常蓄水位517.0m,死水位515.0m，为径流式水电站。工程以发电为主，具有防洪、养殖、旅游等功能。电站主要由大坝、引水系统和地面式发电厂房三大部分组成。电站装机二台,总装机容量20MW。多年平均发电 量:6279×104kWh。水轮机采用ZZ450-LH-225型轴流转桨式水轮机，立轴、混凝土蜗壳，Г形平顶断面，包角225度，弯肘型尾水管，与发电机直连，俯视顺时针旋转。发电机型号为SF10-18/3900。调速器油压装置型号HYZ-2.5-4.0.额定压力4.0MPa。 1.1 电站水轮机目前存在的问题 （1）牛栏口电站转桨式水轮机运行时，桨叶开腔与关腔串油严重，检修维护量大，曾经引起非计划停运，对整机的安全运行产生很大的威胁。 （2）受油器操作油管摆度大，受油器密封经常损坏漏油和甩油;溅油盆自流排油不畅，导致油外溢到发电机定转子上，使设备既不清洁又影响安全运行，降低机组运行的可靠性。 （3）受油器两腔串油，油压装置油泵起动频繁，耗电量大。 （4）运行中在受油器的上支座内观察到大量的油雾产生，漫至整个发电机层，严重影响其它电气设备的安全运行。 （5）桨叶接力器活塞严重窜油。 1.2 转轮转桨改定桨的目的 牛栏口电站两台转桨式水轮机受油器两腔串油，油压装置油泵起动频繁, 受油器和油泵电机故障率高,溢油时有发生，油雾严重，严重影响水轮发电机组正常运行,电站年发电量降低。为此电站希望将水轮机转轮由转桨式改为定桨式，减少非计划停运，减少油泵启动次数，保证机组长时间可靠运行。 2 电站水轮机转轮由转桨改定桨技术分析 2.1原水轮机主要技术参数 2.2 水轮机转轮由转桨改定桨分析 （1）转桨与定桨优缺点 轴流转桨式水轮机桨叶由装在转轮体内的操作接力器控制，优点是可按水头和负荷变化作相应调整，可根据不同水头、流量按照最优规律运行，转轮的叶片安放角与活动导叶的开度协联，能在35～100%额定负荷范围内稳定运行，开停机平稳，在整个运行范围内效率较高。缺点是结构复杂，维护量大，易出现漏油、油雾及油泵启动频繁等问题。适用于水头、流量及负荷变化较大的电站。 轴流定桨式水轮机桨叶开度不能改变，优点是结构简单、安装方便、维护量小，不会出
水轮发电机组改造增容
水轮发电机组改造增容 龙溪河梯级电站建于50年代末,共有狮子滩、上硐、回龙寨、下硐4个电站,总装机容量104.5MW,狮子滩电站是龙溪河梯级电站的第一级,首部有库容为10.28亿m3(有效库容7.48亿m3)的多年调节水库。建成后,梯级电站在重庆系统中担负调频、调相、调峰和事故备用等任务。随着电网的扩大,1975年四川省形成了统一电网,陆续修建了一批大、中型水电站。但是,网内水电站除龙溪河梯级和我厂大洪河电站(有不完全年调节水库,电站装机35MW)外,均为迳流式电站,因此,龙溪河梯级电站在系统中担负了对川西迳流电站一定的补偿调节作用。 狮子滩水电站是我国第一个五年计划重点建设项目。电站兴建于1954年,建成于1957年。第一台机组于1956年10月1日并网发电,电站原装有4台单机容量为12MW的水轮发电机组,设计年均发电量为2.06亿kW．h,年有效运行小时为4290h,机组立项改造前安装投运以来共发电(截止1992年底)63.41亿kW．h,有效运行小时(截止1992年底)为65.62万h,其中:1号机运行17.3万h,发电16.31亿kW．h;2号机运行15.4万h,发电15.06亿kW．h;3号机运行16.8万h,发电1.61亿kW．h;4号机运行16.09万h,发电15.95kW．h。 狮子滩水库经过长度为1462.5m、直径为5m的压力隧洞、差动式调压井及长度为133.213m、直径为5m的压力钢管及4根直径为2.6m的钢支管分别引水至各机组。各机组压力水道长度分别为:1636.18m(1号);1638.978m(2 号);1642.131m(3号),1644.83m(4号)。机组的主要参数如下: 水轮机: 型号:HL216-LJ-200; 水头:HP=64.3m;Hmax=71.5m; Hmin=45m; 流量r=25.4m3/s; 设计出力:Nr=13.8MW; 吸出高度:Hs=0.6m; 额定转速:nr=273r/min; 飞逸转速:np=490r/min; 接力器直径:φ400mm;
水轮机的型号
水轮机的型号（转） 根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水。 轮机型式，阿拉伯数字表示转轮型号，入型谱的转轮的型号为比转速数值，未入型谱的转轮的型号为各单位自己的编号，旧型号为模型转轮的编号；可逆式水轮机在水轮机型式后加“N”表示。第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。水轮机型号中常见的代表符号如表1-2所示。 对于冲击式水轮机，上述第三部分应表示为：转轮标称直径（cm）/每个转轮上的喷嘴数×射流直径（cm）。 表1-2水轮机型号的代表符号
各种型式水轮机的转轮标称直径（简称转轮直径，常用表示）规定如下（参见图1-12所示）： 1．混流式水轮机转轮直径是指其转轮叶片进水边的最大直径； 2．轴流式、斜流式和贯流式水轮机转轮直径是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径； 3．冲击式水轮机转轮直径是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。 水轮机型号示例： 1．HL220-LJ-250，表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴、金属蜗壳，转轮直径为250cm。 2．ZZ560-LH-500，表示转轮型号为560的轴流转桨式水轮机，立轴、混凝土蜗壳，转轮直径为500cm。 3．GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定桨式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直径为300cm。 4．2CJ20-W-120/2×10，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴、转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，射流直径为10cm。 主题：[水力发电设备]水轮发电机
新型水轮机
厦门智慧海电工贸有限公司 新型多叶水轮机技术介绍 一、我国水力发电技术发展现状 我国目前可供开发的水力资源达 3.78*10＾5MW,年发电量为19233.04亿KW/h，居世界首位。到1990年底，全国水电总装机容量为36045.5MW，年发电量为1263.50亿KW/h约占可开发水力资源的9.53%和 6.57%。随着国民经济的发展，2000年水电装机增加到80000MW。 作为一种获取廉价电力能源—水电能，目前水力发电的优、缺点如下： 优点： 1、它是自然界一种不断更新的能源，取之不尽用之不竭； 2、没有空气污染，对水没有热污染； 3、水能资源的开发，一般都同时满足防洪、发电、灌溉、渔 业、航运及工业供水、环境卫生等综合要求； 4、如采用适当的装置，限制水压上升，启动和带负荷的时间 很短，灵活可靠，具担负尖峰负荷的能力； 5、运行、维护、更换改造的费用低； 6、技术成熟效率高；
7、设备简单，发热只限于轴承和电机，使用寿命长； 8、旧电站可以更换水轮机转轮和发电机，便于技术改造。 9、可以采用水泵-水轮机蓄能。 缺点： 1、受限于自然界的条件，地处偏远，分布不均匀； 2、远离高消费中心，输电距离较长； 3、有气蚀问题； 4、有淹没土地、城镇、道路的问题，要千与人们，赔偿费用 高。 5、和火电相比，初期投资高，施工期较长。 二、以“四叶水轮”为代表的水轮机技术存在误区 和风车的风轮一样，风叶是发电机获取动能的关键部件，同样水轮和叶片是水力发电机获取水能的动力获取机构，水轮获取水能的能力将直接影响水力发电机的发电效率。目前，市场上2到18米的低水头混流发电机、水轮和叶片主要是“四叶片水轮”或者“侧面进水式水轮”等技术。该技术虽然是水力发电机的传统理论，但是随着水电领域有识之士与专家学者的多年研究试验，发现该理论存在很大误区。“四叶片水轮”为代表的传统水轮机技术存在以下错误观念：其一，“四叶片水轮”的设计一直搬用船的螺旋浆的设计理论为其所用。其实螺旋浆的机械原理和水力发电水轮的机械原理是有本质上的区别的。 水轮的设计目的是为了利用流动的水流的动能而得到带动发电
水轮机复习题
水轮机训练（一） 一、选择题 1．水轮机的效率η（） (A)>1; (B)<1; (C)=1; (D)≤1。 2．水轮机是实现（）转换的主要部件。 （A）水能；（B）电能；（C）动能；（D）机械能。 3．水斗式水轮机属于（）水头水轮机。 （A）低；（B）高； (C)中；（D）中高。 4．可逆式水力机组主要作用是（） （A）调频；（B）调相；（C）生产季节性电能；（D）削峰添谷。 5．目前水头大于700m时，惟一可采用的一种机型是（）。 （A）混流式水轮机；（B）轴流转浆式水轮机；（C）斜流式水轮机；（D）水斗式水轮机。6．水斗式水轮机与混流式水轮机相比较，其特点是（）。 （A）适用高水头，打流量；（B）平均效率高；（C）应用水头范围窄；（D）结构简单，工程造价低。 7．水斗试水轮机喷管相当于反击型水轮机的（）。 （A）导水机构；（B）导叶操作机构；（C）导叶；（D）泻水锥。 8．反击式水轮机能量转换主要是（）。 （A）水流动能的转换；（B）水流势能的转换；（C）水流压力的转换；（D）水头损失和压力的转换。 9．属于水轮机排水部分的是（）。 （A）尾水管；（B）导轴承；（C）止漏装置；（D）蜗壳。 10．水轮机的设计水头是（）。 （A）水轮机正常运行水头；（B）水轮机发出额定出力的最低水头；（C）水轮机发出最大出力的最低水头；（D）保证水轮机安全、稳定运行的最低工作水头。 11．ZD510-LH-180属于（）水轮机。 （A）轴流转桨式；（B）轴流定桨式；（C）混流式；（D）斜流式。 12．SF表示（）。 （A）水轮发电机；（B）气轮发电机；（C）立式发电机；（D）卧式发电机。 13．不属于反击式水轮机的是（）。
轴流式水轮机的结构
第二节 轴流式水轮机的结构 一、概述 轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。 特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。 图2-15 轴流式水轮机 1— 1— 1— 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转 轮室 图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。它的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数 。在相同水头下，轴流式水轮机转轮由于叶片数少，叶片单位面积上所承受的压差较混流式的大，叶片正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机叶片数较少，叶片呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保
轴流式水轮机基本结构
轴流式水轮机基本结构 轴流式水轮机与混流式水轮一 样属于反击式水轮机，二者结构上 最明显的差别是转轮，其次是导叶 高度。根据转轮叶片在运行中能否 调节，轴流式水轮机又分为轴流定 桨式和轴流转桨式两种型式。轴流 式水轮机用于开发较低水头 （3m~55m），较大流量的水能资源。 它的比转速大于混流式水轮机，属 于高比转速水轮机。在低水头条件 下，轴流式水轮机与混流式水轮机 相比较具有较明显的优点，当它们 使用水头和出力相同时，轴流式水 轮机由于过流能力大（图5-13）， 可以采用较小的转轮直径和较高的 转速，从而缩小了机组尺寸，降低了 投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的功率。但在相对高水头条件下，轴流式水轮机除了空化系数较大，厂房要有较大开挖量外，飞逸转速和轴向水推力较混流式水轮机高。 轴流转桨式水轮机，由于桨叶和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，是一种值得广泛使用的优良机型。 限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量和单位转速都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径 的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数。在相同水头下，轴流式水轮机由于桨叶数少，桨叶单位面积上所承受的压差较混流式叶片的大，桨叶正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式叶片的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混 流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机桨叶数较少（3~8片），桨叶呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保证足够的强度，就必须增加桨叶数和桨叶的厚度，为了能够方便地布置下桨叶和转动机构，转 轮的轮毂比，亦要随之增大，这些措施将减少转轮流道的过流断面面积，使得单 位流量下降。当达到某一水头时，轴流式水轮机的单位流量甚至比混流式水轮机的还要小。这种情况也限制了轴流式水轮机应用水头的提高。 但是,随着科学技术的发展,通过改进转轮的设计方法,选择更加合理的流道几何参数和桨叶的型线,使得桨叶背面的压力分布更加均匀,降低桨叶正面和背面的平均压差,从而达到
ZZ560轴流式水轮机结构设计_毕业设计设计说明书
2013届热能与动力工程专业毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 题目ZZ560轴流式水轮机 结构设计 专业热能与动力工程 1
摘要 葛洲坝电站是我国代表性的低水头大流量、径流式水电站，兼具发电、改善航道等综合效益。本次设计主要是通过查阅相关设计手册，对葛洲坝电站型号为ZZ560-LH-1130的轴流转桨式水轮机结构进行设计，主要内容包括水轮机总体结构设计、导水机构及其传动系统设计，水轮机部分零部件，例如主轴，导叶等零件的设计。 通过使用CAD绘图，本次设计过程更加便捷，设计成果更加精确。关键词：葛洲坝水电站，轴流式水轮机，转轮设计，结构设计， ABSTRACT
2013届热能与动力工程专业毕业设计（论文） Gezhouba Dam power plant is China's representative low head and largeDischarge,runoff hydropower stations,power generation,wita comprehensive benefits improve navigation etc.This design is mainly through access to relevant design manual,design of the Kaplan turbine structure of Gezhouba Dam power plant model for ZZ560-LH-1130,The main contents include design of water mechanism and its transmission system overall structure design of hydraulic turbine,guide,some parts of hydraulic turbine,such as the spindle,the design of guide vane and other parts. Using the CAD,the process of design is more convenient and the result is more accurate. KEY WORDS:GeZhouBa hydropower station,Kaplan turbine, station,runner,Structural design. 3
水轮机专用中英文对照术语
水轮机专用中英文对照术语（2013年6月4日从好友的空间站收藏） 2一般术语 2.1水力机械hydraulic machinery 2.2 水轮机hydraulic turbine 2.3 蓄能泵storage pump 2.4 水泵水轮机reversible turbine， pump-turbine 2.5 旋转方向direction of rotation 2.6 机组unit 2.13立式、卧式和倾斜式机组vertical，horizontal and inclined unit 2.14可调式水力机械regulated hydraulic machinery 2.15不可调式水力机械non-regulated hydraulic machinery 2.16主阀main valve 3.1水轮机 3.1.1反击式水轮机reaction turbine 3.1.2 混流式水轮机Francis turbine，mixed-flow turbine 3.1.3 轴流式水轮机axial turbine 3.1.4 轴流转桨式水轮机Kaplan turbine，axial-flow adjustable blad propeller turbine 3.1.5 轴流调桨式水轮机Thoma turbine 3.1.6 轴流定桨式水轮机Propeller turbine 3.1.7贯流式水轮机tubular turbine，through flow turbine 3.1.8灯泡式水轮机bulb turbine 3.1.9竖井贯流式水轮机pit turbine 3.1.10全贯流式水轮机straight flow turbine，rim-generator unit 3.1.11轴伸贯流式水轮机（S形水轮机）tubular turbine（S－type turbine） 3.1.12 斜流式水轮机diagonal turbine 3.1.13 斜流转桨式水轮机Deriaz turbine 3.1.14斜流定桨式水轮机fixed blade of Deriaz turbine 3.1.15冲击式水轮机impuls turbine，action turbine 3.1.16水斗式水轮机Pelton turbine，scoop turbine 3.1.17斜击式水轮机inclined jet turbine 3.1.18双击式水轮机cross-flow turbine 3.2蓄能泵 3.2.1混流式（离心式）蓄能泵centrifugal storage pump，mixed-flow storage pump 3.2.2轴流式蓄能泵propeller storage pump，axial storage pump 3.2.3斜流式蓄能泵diagonal storage pump 3.2.4多级式蓄能泵multi-stage storage pump 3.3水泵水轮机（又称可逆式水轮机）3.3.1单级水泵水轮机singal stage pump-turbine 3.3.2多级水泵水轮机multi-stage pump-turbine 3.4主阀与阀门 3.4.1蝴蝶阀butterfly valve 3.4.2 平板蝶阀biplane butterfly valve，through flow butterfly valve 3.4.3 圆筒阀cylindrical valve，ring gate 3.4.4 球阀rotary valve，spherical valve 3.4.5 盘形阀mushroom valve，hollow-cone valve，howell-Bunger valve 3.4.6 针形阀needle valve 3.4.7 旁通阀by-pass valve 3.4.8直空破坏阀vacuum break valve 4结构部件 4.1混流式水轮机 4.1.1埋入部件embedded component 4.1.2 引水室（turbine）flume 4.1.3蜗壳spiral case 4.1.4座环stay ring 4.1.5 固定导叶stay vane 4.1.6 蜗壳鼻端spiral case nose 4.1.7基础环foundation ring，discharge ring 4.1.8 尾水管draft tube 4.1.9锥形尾水管conical draft tube 4.1.10肘形尾水管elbow draft tube 4.1.11尾水管锥管draft tube cone 4.1.12尾水管肘管draft tube elbow 4.1.13 尾水管扩散段draft tube outlet part 4.1.14 尾水管支墩draft tube pier 4.1.15 尾水管里衬draft tube liner 4.1.16 机坑里衬pit liner 4.1.17导水机构distributor 4.1.18顶盖headcover，top cover 4.1.19底环bottom ring，bottom cover 4.1.20导叶guide vane，wicket gate 4.1.21 控制环regulating ring，operating ring
水轮机取代电动机改造冷却塔技术
水轮机取代电动机改造冷却塔技术 所谓“水轮机冷却塔”就是不用电机 抽风，运转时无环境污染的玻璃钢与金 属件，水泥件等组成的混合结构工业、 民用冷却塔。水力取风是在冷却塔本身 不再装置电动机，减速器等部件，而由 盈卓专利产品“新型水轮机冷却塔”专用 的水轮机完成满足热交换所需的通风 量，不增加原循环水泵应有的电流，达 到冷却效果的一种新型冷却塔。 一、水轮机冷却塔与一般冷却塔的区别： 1、水轮机冷却塔采取了更先进的专利技术。 2、在外观上采用了新的布水取风器，取消了电机减速器，一般冷机塔还是采用机电动力取风，存在着电耗、噪声等弊病。水轮机冷塔的工作原理是由抽风动力来自于水动力，不是通常的机电动力，由循环水系统的水泵送来的水动力完成布水取风的任务，同时抽风和布水。水泵送水的压力完全足够承担布液抽风的任务，故可以省略电机。无须再增加水压，水泵与一般传统冷塔的使用相同。 二、水轮机冷却塔的优点是： 1、环保。冷却塔取消电机以后就没有噪声环保问题。 2、节电。按国家标准冷却塔耗电一年就等于塔价。如果换上水轮机冷却塔水轮机就没有这项支出。 3、冷效。水力取风是随水压力的增减而转速增减，风量也随之增减，所以水轮机冷却塔水轮机的气水比始终稳定在最佳状态，冷效最好。 4、长寿。水力取风结构简单，运转平稳，维修方便，可长期连续工作。 5、安全。水轮机冷却塔水轮机可在防爆环境安全运行。 6、适用广。水轮机冷却塔水轮机适用一切类型的冷塔，还可对一切类型的老塔进行改造，塔型越大，经济意义越大。
三、水轮机冷却塔水轮机的技术指标：(1) 电耗等于零。(2) 冷效大于0.75。(3) 负荷率大于0.95（实测水量与设计水量之比）。(4) 噪声小于50分贝。(5) 热负荷率大于0.95（实测散热量与设计散热量之比）。水轮机冷却塔的工况条件:进塔水压:0.5-5t家用塔大于0.015Mpa;5-50t微型塔大于0.025 Mpa;50-100t小塔大于0.04 Mpa;100-1000t中塔大于0.06 Mpa;1000-4000t大塔大于0.08 Mpa. 传统电机冷却塔改用水轮机以后，泵的功率电流、压力、流量情况如何？老塔泵的扬程已经确定，无法改变，改造后加上水轮机的阻力不增加原泵的功率电流。事实上泵的功率是随着流量的增加而增加，流量的减少而减少，所以沿泵流程上增设水轮机，使阻力增加流量减少，泵功率就不增加。改造后的冷却塔水轮机阻力很低，恰好在泵的最高效率范围里面，流量减少极微，使压力增加后，流量减少3%，电流减少1%。整塔运转冷效优于原塔。
轴流式水轮机的结构
轴流式水轮机的结构 一、概述 轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。 特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。 图2-15 轴流式水轮机 1—1— 1—转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶
图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。它的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数σ。在相同水头下，轴流式水轮机转轮由于叶片数少，叶片单位面积上所承受的压差较混流式的大，叶片正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机叶片数较少，叶片呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保证足够的强度，就必须增加叶片数和叶片的厚度，为了能够方便地布置下叶片和转动机构，转轮的轮毂比 1D dh d h =，亦要随之增大，这些措施将减少转轮流道的过流断面面积，使得单位流量11Q 下降。当达到某一水头时，轴流式水轮机的单位流量甚至比混流式水轮机的还要小。这种情况也限制了混流式水轮机应用水头的提高。但随着科学技术的发展，相信轴流式水轮机的应用水头会进一步提高。 二、转轮体