水轮机水导及导水机构
水电站导水机构基本结构及作用
（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
第五章 反击式水轮机的基本结构(二)
相对开度：导叶在任意位置时的开度a0与最大径向开 度a0max的比值。
a0
a0 a0 max
a0 Z 0
D1
对几何相似的水轮机相对开度值相同： a0 a0M
a0
D1 D1M
aoM
中小型水轮机真机与模型的导水机构，由于结构原
因不能保持几何相似。为此使真机导水机构的出水角
与模型相等，来获得导水机构出口水流的相似关系。
另一方面又要求减小电站水下开挖量及混凝土量， 土建工程最小，即减少电站一次性投资。
影响弯肘形尾水管性能的三个因素： （1）尾水管的深度：水轮机 导水机构底环平面至尾水管底 板平面之间的距离。
深度越大直锥段的长度可 取大一些，因而降低其出口即 肘管段进口及后面的流速，有 利于降低肘管内损失。
尾水管深度对运行稳定性影响很大，特别是混流式 水轮机因叶片角度不能调整而容易产生偏心涡带及振 动，研究表明：采用较大的深度可改善尾水管偏心涡 带所引起的振动。
D0 / D1 1.13 ~ 1.30
按导水机构能紧密关 闭的原则，确定叶栅密 度和翼弦长度L0：
L0Z0 1.1
D0
三、径向式导水机构的基本结构
基本要求 1.导水机构过流部件的尺寸应与模型水轮机相应部
件的尺寸保持几何相似，过流部件表面应光滑以减小 水力损失；
2.导水机构的最大开度要可靠并应留有一定的裕量， 以保证水轮有足够的过水能力；
1、4、6—尼龙轴瓦；2—导水机构底环；3—导叶；5—轴套； 7—水轮机顶盖；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
第五节 水轮机调节
电力系统向用户提供的电能质量：频率和电压应 保持在额定值附近的一定范围内。我国规定电力系 统频率为50Hz，偏差在0.2-0.5Hz。
水轮机导水机构的结构改进设计
连杆组件，将连杆式导水机构改 为滑块式 导水机构 ，由控制环直接 带动 导叶臂转动 ，调节导叶开度 ，以控 制水轮机的流量。 该结构简单、新颖，安装、维护方便，实用性强 ，提高 了生产企业和 电站 的经济社会效 益。图 ６ 幅。 【 关键词 】水轮机 导水机构 结构 改进 设计
０ 引 吾
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作者简介：孙支安 （ １ ９ ６ ４ 一） ，男 ，工程 师，主要从 事水轮
机新产品的研发设计工作 。
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水轮机导水机构安装技术(新版)
水轮机导水机构安装技术(新版)Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system.( 安全技术)单位：_______________________部门：_______________________日期：_______________________本文档文字可以自由修改水轮机导水机构安装技术(新版)机坑清扫、测定和导水机构预装时，机坑内应搭设牢固的安全平台。
导叶安装时，作业人员应注意力集中，严禁站在固定导叶和活动导叶之间，防止挤伤。
吊装顶盖等大件前，组合面应清扫干净、磨平高点，吊至安装位置0.4m~0.5m处，再次检查清扫安装面，此时吊物应停稳，桥机司机和起重人员应坚守岗位。
导叶轴套、拐臂安装时，头、手严禁深入轴套、拐臂下方。
调整导叶端部间隙时，导叶处与水轮机室应有可靠的信号联系。
转轮四周应设置防护网，人员通道应规范畅通。
在蜗壳内工作时，应随身携带便携式照明设备。
导叶工作高度超过2m时，研磨立面间隙和安装导叶密封应在牢固的工作平台上进行。
水轮机室和蜗壳内，应设置通风设施。
在尾水管、蜗壳内进行环氧砂浆作业时，水轮机室和蜗壳内的其他工作应停止。
水轮机室和蜗壳内的通道应保持畅通，不得将吊物孔作为交通通道或排水通道。
采用电镀或刷镀对工件缺陷进行处理时，作业人员应做好安全防护。
采用金属喷涂法处理工件缺陷时，应做好防护防止高温灼伤。
²导叶进行动作试验的注意事项导叶进行动作试验前，应对水轮机室和座环导叶部位进行检查，并通告相关人员撤离，试验时应在水轮机室、蜗壳进人门处悬挂警示标志，并设专人监护，无关人员不得进入。
操作人员与水轮机室、蜗壳内检查人员应有可靠的信号联系，每次检查前应与检查人员联系确认。
水轮机工作原理
是水轮机内的相对水力损失情况。
水轮机变工况转轮进、出口速度三角形的讨论
水轮机的最优工况 工况——水轮机工作状况的简称。
在水轮机运行过程中，为了适应不同的负荷要求，必须改变导叶的安
放位臵（即改变导叶的出口角），调节流量，改变出力。 最优工况——效率最优的工况。 非最优工况——最优工况以外的工况。 水轮机在最优工况运行时，水力损失最小。而水力损失大小又主要取决 于转轮的进口水流角 1 W1 和 U 1的夹角）和出口水流角 2（ V2 和U 2的夹 （ 角）。理论上，最优工况应发生在进口水流无撞击、出口水流呈法向的条件
水轮机中的水流运动
⑶水流在进入导水机构前应具有一定的旋转环量（即具有一定的圆周 分速度），以保证在水轮机的主要工况下导叶处在不大的冲角下被绕流， 即水流进入导水机构时水力损失较小。
无撞击进口 相对速度 进口有撞击 （水力损失） 导叶骨线
漩涡消耗动能，加大水力损失 漩涡还可能引起空化，产生汽蚀
⑷有合理的断面尺寸及形状，以降低电站厂房投资及便于电站辅助设备 的布臵（如导水机构的接力器及传动机构的布臵）。
水流作用于叶片的力矩、水轮机基本方程式和效率
在dt时间内将转轮中的水流运动看成是稳定流动，则A’BCD’部分的 动量矩没有变化，因而流道的动量矩变化就等于BB’C’C部分的动量矩减
去AA’D’D部分的动量矩，即 q q q dtVu 2 r2 dtVu1r1 dt Vu 2 r2 Vu1r1 g g g
这些关系中最重要的是研究当流体通过转轮时流体扭转变化与流体传递到
转轮的力矩关系。水轮机的基本方程式就是在理论上建立这个关系。 根据动量矩定理，单位时间内水流质量对定轴的动量矩变化等于作用 在该质量上的全部外力对定轴的力矩和，即
第六章-水轮机的导水机构.
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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水轮发电机导水机构接力器行程调整
水轮发电机导水机构接力器行程调整摘要：为了保证在实际工作状态下，尤其是全关位置时，抵消水力矩作用在导叶上的开启力矩，防止机组蠕动，有必要对接力器进行压紧行程调整。
关键词：水轮机；自开力矩；压紧行程1.关于水轮发电机组中接力器压紧行程的作用水轮发电机组的导水机构作用是通过调节其开度的大小，从面控制机组出力。
而导水机构的操作装置则是由接力力器进行调节的。
调整接力器的压紧行程，其作用主要有如下方面：i、使控制环等机械装置上保持残有载荷，用以抵抗导叶自开水力矩；ii、在导叶关闭时减少机组漏水量，防止机组蠕动；iii、在导叶关闭时用以弥补机械装置安装过程中造成一些的操作间隙。
[1]2.压紧行程调整前准备在所有导叶安装完成，并使导叶处于关闭位置，可用钢丝绳加导链捆绑导叶确保其相互接触，立面间隙符合设计要求。
在控制环小耳板与导叶臂连接后，为防止后期安装接力器与控制环大耳板时有移动，可在顶盖和控制环之间两个对称位置处焊接临时定位块。
在安装间对接力器进行解体，再次清扫，回装后，完成接力器行程检查和油压试验。
清扫干净接力器基础板。
以控制环实际安装高程确定接力器安装高程。
以顶盖X、Y线定位接力器安装轴线，在接力器基础板上划十字中心线，并打上样冲眼。
在接力器连接法兰上部、两侧面划十字中心线，并打上样冲眼。
准备好接力器调整所需吊具、测量工具、安装零部件。
3.接力器压紧行程调整步骤（1）中间加垫型（图1）先将接力器吊入机坑，放在临时支撑上，以实际的机组轴线为基准调整好接力器中心位置，调整接力器法兰与基础板距离为5~10mm，调整接力器安装水平度不大于0.05 mm/m。
在接力器基础板上划16等分点，实测接力器底部法兰与基础板之间的距离，以决定垫板加工斜度和倾斜位置。
按照理论厚度带实测斜度，现场加工垫板。
安装加工后的接力器基础垫板，把紧接力器与基础板间的连接螺栓，复测接力器活塞杆的水平，确保合格后，拆除接力器临时支撑。
将两个接力器内通入设计给定的预紧油压，使两个接力器活塞均达到关闭位置，即一侧的活塞与接力器缸盖贴紧，另一侧活塞与接力器缸底贴紧。
水轮机原理及构造
水轮机原理及构造1、概述混流式水轮机工作原理：水流经压力钢管在开启蝶阀后进入蜗壳形成封闭的环流〔形成环流是为了使水流作用转轮时，使转轮各方向受力均匀，到达机组稳定运行的目的〕，在导叶开启后，水流径向进入转轮又轴向流出转轮〔所以称之为混流式水轮机〕，在这个过程中由水流和水轮机的相互作用，水流能量传给水轮机，水轮机开始旋转作功。
水轮机带动直流励磁的同步发电机转子旋转后，根据电磁感应原理〔问题〕，在三相定子绕阻中便感应出交流电势，带上外负荷后便输出电流。
注：电磁感应闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
①产生感应电流的必要条件是：a、电路要闭合；b、闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动，缺一不可；假设是闭合电路的一部分导体，但不做切割磁感线运动则无感应电流，假设导体做切割磁感线运动但电路不闭合，导体上仍无感应电流则导体两端有感应电压。
②感应电流的方向跟磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关三者互相垂直，改变磁场方向或改变导体切割磁感线方向都会改变感应电流的方向。
③在电磁感应现象中机械能转化为电能。
应用：发电机是根据电磁感应原理制成的，它使人们大规模获得电能成为现实。
①交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。
②交流电的周期与频率周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量，周期是指交流发电机中线圈转动一周所用的时间，所以单位是“秒”；频率是指每秒钟内线圈转动的周数，它的单位是“赫”。
我国使用的交流电周期为0.02秒，频率是50赫，其意义是发电机线圈转一周用时0.02秒，即1秒内线圈转50周，因为线圈每转一周电流方向改变两次，所以，频率为50赫的交流电在1秒钟内方向改变100次。
2、水轮机的主要类型：水轮机基本类型有：还击式冲击式还击式：混流式〔HL〕、东风：HLA722C-LJ-192HL混流式水轮机设计序号为A722C为L立轴J金属蜗壳192转轮直径为192cm轴流式〔ZL〕：轴流转桨式〔ZZ〕轴流定桨式〔ZD〕、斜流式〔XL〕、贯流式〔GL〕：贯流转桨式〔GZ〕贯流定桨式〔GD〕特点：将位能〔势能〕、动能转换为压能，进行工作；转轮完全淹没在密闭的水体中。
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水轮机水导及导水机构--------------------------- 右江
编号： 32时间： 2003-12-29 16:55:38
机械跟班实习（3）
水轮机水导及导水机构
一、水轮机导轴承
二、主轴密封
三、检修密封
四、顶盖
五、活动导叶接力器
六、蜗壳
七、座环
八、活动导叶
一、水导轴承
• 水导轴承的作用
• 一是承受机组在各种工况下运行时通过主轴传过来的径向力
• 二是维持已调好的轴线位置
• 本机组导轴承是筒式自润滑，油外循环冷却方式。
• 水导轴承由轴瓦、支座、旋转油箱及箱盖等组成。
• 轴瓦分四瓣，在其表面上铸上巴氏合金。
• 旋转油箱则固定到水轮机轴下法兰上，旋转油箱分四瓣，油箱盖同时也是主轴密封抗磨环的基面，所以制造安装时，一定要确保表面的水平度。
• 水轮机工况时，油是先冷却后润滑瓦面，再回到油箱里的；水泵工况，油是先润滑瓦面，然后在循环至冷却器进行冷却，再回到油箱的。
二、主轴密封
• 主轴密封位于水导轴承上面，主轴密封的形式是采用平衡式流体静压经向双端面机械密封。
• 主轴密封的炭精环
三、检修密封
• 检修密封是当机组检修、检查或由于主轴密封损坏时投入的一种密封，又称空气围带；
• 检修密封：当投入时压缩空气进入空气围带，使空气围带的凸出部位抱紧水导旋转油盆与之配合的加工面或大轴法兰，切断尾水以防水淹水车室。
四、顶盖
• 顶盖主要作用有：
• 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
• 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
五、活动导叶接力器
• 广蓄一期导水机构采用双接力器操作。
• 接力器由活塞缸、前后端盖、活塞、活塞杆以及相应的密封，锁定系统组成。
• 左手边（面向上游）的接力器有2 个对称的液压自动锁定装置。
液压锁定
• 导水叶在关闭时投入，可使导水叶有预紧力，减小导叶的漏水量。
• 液压自动锁定装置行程为68cm ，额定工作压力为64bar ，试验压力为96bar 。
机械锁定
• 右手边（面向上游）的接力器有2 个对称的手动锁定装置。
• 在导叶全开时投入，以避免在导水机构内部进行检查或检修时关闭导水叶而造成事故。
• 手动锁定装置的行程为50cm 。
六、蜗壳
• 在机组作水轮机运行时
• 蜗壳在座环圆周方向提供均匀的流速不变的压力水流进入转轮
• 在机组作为水泵抽水时• 蜗壳收集转轮所泵出的水流并将水流的动能转换成压能输入引水钢管
七、座环
• 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泵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
八、活动导叶
• 导叶安放在转轮与座环之间上下由顶盖和底环上的轴套固定
• 通过接力器和连杆机构来操纵导叶的开关。