8_反击式水轮机导水讲义机构1
水轮机培训资料1
转速 。
亭子口电站水轮机参数 型号：HLVS220-LJ-670 额定出力：280.6MW 额定水头：73m 额定转速：100r/min 飞逸转速：175r/min 额定流量：424.6m3/s 最大水头：85.4m 最大出力：280.6MW 安装高程：366.6m
止漏环、抗磨板
在顶盖和底环上转轮密封对应处设置可拆卸和可更换的固
定止漏环，转轮上冠和下环的止漏环是和转轮为一体的转 动止漏环。转动和固定止漏环间有一定间隙（下止漏环间 隙为2.8+0.4mm，上止漏环间隙为2.4+0.45mm）。止漏环 安装后应检查圆度和同心度满足要求。
在顶盖上将设置足够数量的止漏环间隙检查孔，孔带有密
亭子口主轴与转轮的连接采用中法兰销套传递扭 矩结构。
主轴 连接螺栓 和销套
转轮
无法兰主轴和单法兰主轴与转轮的连接，采用锥度配合、用键 传递扭矩的方式。 无法兰主轴的另一端通常采用联轴器连接的方式，如图（b） 弹性连接、（c）刚性连接。
转轮出厂验收主要项目
1、转轮材料检验（查看资料：机械性能、化学成分、探
应用于中等水头和流量， 转轮进口直径D1与出口直 径D2大致相等。
上冠
上冠的外形与圆锥体近似。大中型转轮的上冠轮 廓线近似为直线，小型转轮的上冠轮廓线则为曲 线。上部与主轴法兰连接，下部安装泄水锥，侧
面固定叶片。 上冠的作用是固定叶片，安装上止漏环和转动减 压板，并形成流道。
叶片
混流式水轮机的叶片呈空间扭曲状，断面为翼型（叶型）。
导叶
亭子口电站的导叶为不锈
钢整体铸造的三支点导叶， 每个导叶将使用3个自润滑 导轴承支承，一个在底环 中，另2个在顶盖中。导叶 轴上部将设置1个可调整的 自润滑推力轴承以承受导 叶的重量和阻止任何作用 在导叶上向上或向下的水 推力引起的上下移动。
水泵、水轮机讲义资料
第一章概述1．基本概念（1）什么叫水轮机？答：将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。
（2）冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。
答：工作原理方面：利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。
流动特征方面：反击式水轮机转轮流道有压、封闭、全周进水；冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。
结构特征方面也显著不同。
如转轮的差别，有无喷嘴、尾水管。
（3）反击式水轮机的过流部件及其作用引水室：作用是引水流进入导水机构。
导水机构：作用是调节水轮机过流量，并使水流能按一定方向进入转轮。
转轮：将水流能量转换为固体旋转机械能量的部件。
尾水管：作用是将水流排下下游，并回收转轮出口的剩余动能。
（4）冲击式水轮机的主要部件喷嘴：水轮机自由射流的形成装置。
喷针：与喷嘴共同完成流量控制（以行程变化喷嘴控制喷嘴出口过流面积）。
转轮：由轮盘和轮盘外周均匀排列的水斗构成的组件，转换水流能量为固体旋转机械能。
折向器：自由射流流程内部件，可遮断射流，以防止转轮飞逸。
（5）我国关于水轮机标准直径的定义混流式：转轮叶片进水边上最大直径。
浆叶式（轴流式、斜流式、贯流式）：浆叶转动轴线与转轮室相交处直径。
冲击式：射流中心线与转轮相切处节圆直径。
（6）水轮机工作参数工作水头H ：水轮机的进口和出口处单位重量水流的能量差值。
流量Q ：单位时间内通过水轮机的水流体积。
转速n ：水轮机转轮单位时间内旋转的次数。
出力P ：水轮机轴端输出的功率。
效率η：水轮机的输入与输出功率之比。
2．基本计算（1）水电站的毛水头g H ：du g Z Z H －=其中：u Z ，d Z 分别为电站上、下游水位高度。
（2）水电站的工作水头H ：理论表达式：)2()2(2211g v p Z g v p Z H ∏∏∏∏I I ++-++=αγαγ式中参量见装置示意图。
测量与计算：因为如示意图所示，I -I 断面为距出口断面一定距离的下游断面γαγap Z g v p Z +≈++I ∏∏∏∏22，工作水头测量计算可如下进行。
水电站运行考试题库
一、判断题1.空腔汽蚀可以引起机组出力摆动、主轴摆度增加、机架振动增加。
( √ )2.大型水轮机的导水叶为了增加强度,所以导水叶是实心的。
( × )3.水轮机转轮的减压装置可以减少水轮机的轴向水推力。
( √ )4.水轮机的轴向水推力,是指作用在上冠上表面和下环外表面向下的水压力的合力。
( × )5.混流式水轮机的标称直径是指叶片进口边的最大直径。
( √ )6.百分表只能用于测量1mm以内的位移。
( × )7.在位置高度相同,管径相同的两断面上,其断面上的势能、动能都相同。
(×)8.计算压强时,凡是不计入大气压强所得的压强值称为绝对压强。
( × )9.实际水流中总水头线都是沿程下降的。
( √ )10.液体的粘滞力就是液体的内摩擦力。
( √ )11.牛顿第三定律是：两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,同作用在一条直线上。
( √ ) 12.安全规程中规定,不准将手伸入旋转机械的栅栏内。
由于发电机中性点的消弧线圈不是旋转机械,所以可以将手伸入其删栏内清扫删栏的卫生。
( × )25.机组压油装置的油灌充满的全是油。
( × )26.空气压缩机的电磁排污阀在空压机启动和停止时，都要动作，进行排污。
(√)27.当集水井水位过低发出警报时，应立即手动停止自动泵，并将备用泵切自动，检查无误后再处理自动泵。
(√)28.当集水井水位过高发出警报时，如果备用泵未启动，应立即手动启动备用泵。
( √ )29.机组带负荷运行时甩负荷，又遇调速系统失灵，其它部分完好，当突然发生过速，有高速回转声，为了防止事故扩大，应立即手动加闸，使机组停机。
( × )30.机组正常运行时，风闸系统(制动系统)的手动给、排气阀都应全闭。
( × )31.机组停机时，调速器的关机电压投入，实际上是可靠地给出了关导叶信号。
( √ )32.增加机组负荷时，位移传感器(旋转变压器)断线，因为输入信号减少了，会引起机组在低转速下运行。
水轮机类型与构造—反击式水轮机的主要部件
➢ 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
第八章水轮机自动调节
第二节 径向式导水机构的结构
传动机构在执行活动导叶开启和关闭动作的时 候，水压力脉动、水流冲击、水流杂物等因素 对各部件影响很大，一旦导叶开度失调或导叶 连续失控，就会造成运行中的机组事故停机， 严重时水轮机将失去控制。为此需要保护装置 对传动机构进行保护和报警，从而避免事故的 发生和扩大，因此可靠的传动机构保护装置对 整个水轮发电机组的稳定运行至关重要。新型 的导叶传动机构保护装置有导叶摩擦装置和弹 簧联杆（图8-6 ）等。
第二节 径向式导水机构的结构
如图8-5所示 ，键3将转臂1固定在导叶轴颈10 上，连接板2套在转臂上，用具有薄弱断面的剪 断销4将连接板与转臂连接在一起。连接板通过 铰销9与连杆连接。连杆由两个带叉头的螺母5 及具有左右螺纹的连接螺栓8组成。旋转连接螺 栓即可改变连杆的长度。连接螺栓带有防松螺母 。连杆通过铰销7与控制环6相联系。这样，当 两导叶之间卡住异物并且接力器试图关闭导叶时 ，剪断销将被剪断，从而达到上述保护导水机构 的目的。
第八章 反击式水轮机导水机构
第八章 反击式水轮机导水机构
第一节 导水机构工作原理 第二节 径向式导水机构的结构与传动系统 第三节 导叶装配 第四节 径向式导水机构几何参数 第五节 导水机构中水力损失 第六节 导水机构受力分析及传动计算
第一节 导水机构的工作原理
水轮机是动力原动机，运行中其工况会经常 发生改变。例如负荷（出力）变化时，必须 改变通过水轮机的流量，以使水轮机的功率 与负荷平衡。理想的调节机构是在工况变化 时，仅仅只改变流量并且水头损失极小。在 水轮机转轮前布置多个导水叶片的导水机构 就能满足这种要求。
图8-1 导叶出口及转轮出 口的水流速度三角形
忽略摩擦损失，在导 叶进口到转轮进口之间， 圆周方向速度变化遵守 动量守恒定律。则有：
水轮机结构介绍[1]
![水轮机结构介绍[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/e85d6f00844769eae009ed9e.png)
埋设管路
埋设管路主要包括 机组排水管路
机组测压管路
压水系统管路
回水排气管路
机组冷却润滑系统管路
水轮机保护装置
水轮机保护装置是当机组在启停和运 行过程中发生危及设备和人身安全的故 障时，自动采取保护或联锁措施，防止 事故产生和避免事故扩大，从而保证人 和设备的安全不受损害或将损时 ，用来调节 流量 。 正常与事故 停机时，用 来截断水流 。
顶盖
主要作用： 形成流道并
承受相应的 流体压力
固定和支撑
活动导叶及 其连杆机构
顶盖
支撑水导轴承
支撑并组成机
组的密封，包 括主轴密封、 检修密封、上 迷宫环等
底环
作用：
与顶盖一起形
保护装置主要包括
主阀
剪断销
真空破坏阀
限位装置 事故配压阀
温度保护 振动保护 冷却水保护 过速保护 事故低油压保护
二. 水轮机基本参数
水轮机的基本参数直接代表了水轮机的
类型及其特性，如下：
水轮机参数
额定出力 N=45.36MW
额定水头 H=202.5m 额定流量 Q=24.24 额定转速 n=500r/min 额定效率 η=94.3% 吸出高度 Hs=-6m
水轮机型号及其含义
型号 HLA575c-LJ-188 ）
水轮机的转轮是将水能转
换成机械能。
主轴
主轴是承受水轮机转动部分的重量
及轴向水推力所产生的拉力，同时 传递转轮产生的扭矩。
转轮拆卸方式
现在立式机组转轮的拆卸可以有三种方式： 下拆：将尾水锥管和底环以及转轮由下方取出；
中拆：即取出一段中间轴并拆除顶盖后，将转轮
水轮机复习知识要点总结
水轮机复习知识要点总结 第一章1、 水轮机是一种将河流种蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机或者发电机的转子将旋转的机械能转换成电能。
2、水轮机的工作水头：指水轮机进口和出口截面处单位重量的水流能量差，单位为m 。
一般用几个特征水头表示水轮机工作水头的范围，特征水头包括最大水头max H ，最小水头min H ，加权平均水头a H 和设计水头r H 。
3、特征水头：（1）最大水头max H ，是允许水轮机运行的最大净水头。
它对水轮机结构的强度设计有决定性影响。
（2）最小水头min H ，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。
（3）加权平均水头a H ：是在一定期间内（视水库调节性能而定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。
（4）设计水头r H ：是水轮机发出额定出力时所需要的最小净水头。
4、反击式水轮机包括：混流式水轮机：水流从四周沿径向进入转轮，然后近似的以轴向流出转轮，应用水头范围较广，约为50~700m ，水头 较高。
（水流流经转轮：径向流入，轴向流出。
转轮标称直径1D ：取下环与叶片进口边的交点对应的直径为转轮标称 直径。
）轴流式水轮机：水流在导叶和转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区水流保持轴向流动，其应用水头约为3~80m ，适用水头较低，根据其转轮叶片在运行中能否转动，可以分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。
（水流流经转轮：轴向流入，轴向流出。
转轮标称直径1D ：取转轮叶片轴线与转轮室交点处的直径为转轮标称直径。
） 斜流式水轮机：斜流式水轮机具有较宽的高效率区，适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40~200m 。
（水流流经转轮：斜向流入，斜向流出。
转轮标称直径1D ：取转轮叶片轴线与转轮室交点处轴截圆断面的直径为转轮标称直径。
） 贯流式水轮机：根据其发电装置形式不同，分为全贯流式和半贯流式两类，广泛用于平原河流上的电站和潮汐电站。
第五章 反击式水轮机的基本结构(二)
面 2 处的理想动力真空就等于转
轮出口的全部功能： V 2
2
2g
V52 V22 h 2g 2g V22 2g
尾水管恢复系数：实际恢复动能 与理想恢复功能的比值。表征了 尾水管的质量，反映了其转换动 能的能力，也称尾水管的效率。
水流经尾水管总的损失为内部 水力损失与出口动能损失之和：
一、尾水管的作用
2.圆形尾水管
Pa P2 V22 E E1 E 2 ( H d )( ) g g 2 g
2 V2 P2 V22 Pa 5 h Hs h h g 2g g 2g
吸出高度
静力真空
Pa P2 H s h g
叶出口角，称为导叶
出水角α0。
Q
r2 1 ctga0 ctg 2 2b0 A2
gH r2
开度相同的情况下，出 口角大者、过流量也大。
出口角相同时，尽管开 度各不相同，但过流量却 很接近。
因此决定流量变化及转
轮前流态的参数不是开度，
而是导叶出口角。
某一固定形状的导叶，
开度和出口角一一对应， 故可以用开度来表示导水 机构的工作参数。
弯肘形尾水管的选择及计算 与直锥型尾水管的不同之处在于弯肘形尾水管的轴 心线为曲线，整个尾水管由不同断面形状组织而成。 选择弯肘形尾水管就是根据电站机组的具体条件选择 各组合断面的几何参数。 参数选择原则： 一方面要尾水管有较高的能量指标，增加尾水管的 高度，即恢复系数要大，这会对电站带来长期的经济
1—负曲度叶型；2—对称叶型 3—正曲度叶型
3. 导水机构高度b0及最大开度a0max 比转速越高流量就越大，导叶应该做得高一些，否 则就要增加开度。开度过大导叶片将会接近于径向开 度，将增加导叶及转轮内的流动损失。 比转速低流量相对较小，如果导叶过高，则对应的 开度将很小，水流从两片导叶之间的窄缝中流出，也 会引起较大的损失。 因此，对应于某一比 转速的水轮机，应有一 个最佳的导叶高度和最 佳的出口角或开度。