尾水管的作用型式
尾水管的作用
一、尾水管的作用尾水管是反击式水轮机所特有部件，冲击式水轮机无尾水管。
尾水管的性能直接影响到水轮机的效率和稳定性，一般水轮机中均选用经过试验和实践证明性能良好的尾水管。
反击式水轮机尾水管作用如下：1．将转轮出口处的水流引向下游；2．利用下游水面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空；3．利用转轮出口的水流动能，将其转换成为转轮出口处的动力真空。
图5-69表示三种不同的水轮机装置情况：没有尾水管；具有圆柱形尾水管；具有扩散形尾水管。
图5-69在三种情况下，转轮所能利用的水流能量均可用下式表示)2()(22221g V g P g P H E E E a d +-+=-=∆ρρ （5-38）式中E ∆——转轮前后单位水流的能量差；d H ——转轮进口处的静水头；a P ——大气压力；2P ——转轮出口处压力；2V ——转轮出口处水流速度。
在三种情况下，由于转轮出口处的压力2P 及2V 不同，从而引起使转轮前后能量差的变化。
图 5-69 尾水管的作用1．没有尾水管时如图5-69)(a 。
转轮出口g P g P aρρ=2代入式（5-38）得g V H E d 222-='∆ （5-39）式（5-39）说明，当没有尾水管时，转轮只利用了电站总水头中的d H 部分，转轮后至下游水面高差s H 没有利用，同时损失掉转轮出口水流的全部功能g V 222。
2．具有圆柱形尾水管时如图5-69)(b 。
为了求得转轮出口处的压力g P ρ2，列出转轮出口断面2及尾水管出口断面5的伯努利方程ωρρh g V h g P g V g P H h as ++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+++2222222(5-40)式中ωh ——尾水管内的水头损失。
因此 ωρρh H g P g P s a +-=2上式亦可写成ωρh H g P P s a -=-2（5-41）式中g P P a ρ2-称为静力真空，是在圆柱型尾水管作用下利用了s H 所形成。
尾水管选型计算[指南]
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第三节尾水管选型计算尾水管是水轮机重要通流部件之一，尾水管的作用是将流过水轮机转轮的水引向下游，同时回收一部分水流能量，因此水电站都设有尾水管。
其型式和尺寸对水轮机的效率和运行的稳定性有很大的影响。
大型立式机组，由于土建投资占电厂总投资的比例很大，故一般选用弯肘形尾水管以降低水下开挖量和混凝土量。
弯肘形尾水管的几何形状及主要参数，如图1—2—1所示。
图1—2—1 弯肘形尾水管一、尾水管类型选择尾水管分为直锥形尾水管和弯肘形尾水管两类。
该电站总容量为58.7万KW，为大型水轮机组，如采用直锥形尾水管，将会带来巨大的挖深，因而是不经济的，所以尽管弯肘形尾水管的水里损失大些且水里性能不如直锥形尾水管，但由于挖深较小因而采用弯肘形尾水管。
该电站最高水头为95m，肘管宜设金属里衬。
二、尾水管各部尺寸的选择1．尾水管的高度h尾水管的高度h是指水轮机底环平面到尾水管底板的高度，它对尾水管的恢复系数、水轮机运行稳定性及电站开挖量有直接影响。
高度h越大，锥管段的高度可取大一些，因而降低了锥管段出口即肘管段进口及其后部流道的流速，这对降低肘管中的水力损失有利。
一般情况下，通过尾水管的流量愈大，h应采用较大的值，但h增大受到水下挖方量的限制。
h的确定，与水轮机型式有关。
由于混流式和定桨式水轮机在偏离最优工况运行时，尾水管中会出现涡带，引起机组振动，如果h太小，则机组振动加剧，故h选择时应综合考虑能量指标和运行稳定性。
根据经验，h一般可作如下选择：H＜120 m的混流式及定桨式水轮机，取h≥（2.3～2.7）D，取1=2.5 4.5=11.25m。
h=2.5D12．肘管的选择肘管段的形状十分复杂，因为水流要在肘管内拐弯90 ，同时要由进口圆形断面逐渐过渡到出口为矩形断面。
它对尾水管的恢复系数影响很大，且肘管中的水力损失最大。
肘管难以用理论公式计算，通常采用推荐的标准肘管，图1—2—2所示为4号系列肘管。
图中各部分的尺寸参数列于表1—2—4中。
尾水管的作用和原理
尾水管的作用和原理
1. 尾水管安装在水轮机的尾水道中,用于收集和利用水轮机尾水的能量。
2. 水轮机使用水流产生动力时,水流动能没有完全转换为机械能,还有部分残余动能。
3. 尾水管可以收集和利用这部分残余的水流动能,提高水能的利用效率。
4. 水从水轮机排出后速度较大,进入尾水管,对管壁产生动量冲击压力。
5. 这个压力会使管壁变形,通过机械传动装置带动发电机转动发电。
6. 尾水管的橫截面积会逐渐增加,减慢水流,维持压力来驱动管壁运动。
7. 也可以通过调节尾水管出口的断面来控制压力,改变发电量。
8. 尾水管发电方式简单可靠,没有额外水头要求,可以有效发挥残余水能。
9. 但输出功率较小,因此多用作水电站的辅助发电方式。
10. 合理设计尾水管的尺寸、材质、传动等参数,可以提高发电效果。
屋面排水管工程施工工艺技术标准整理
屋面排水管工程施工工艺1、工艺流程：施工准备→预制加工→干管安装→立管安装→支管安装→卡架固定→封口堵洞→闭水试验→通水试验→ 通球试验2、施工工艺（1）预制加工：根据图纸要求并结合实际情况，绘制加工草图。
根据草图量好管道尺寸，进行断管。
断口要平齐，用铣刀或刮刀除掉断口内外飞刺，外棱铣出15°角。
粘接前应对承插口先插入试验，不得全部插入，一般为承口的 3/4 深度。
度试插合格后，用棉布将承插口需粘接的部位的水分、灰尘擦试干净。
如有油污需用丙酮除掉。
用毛刷涂抹粘接剂，先涂抹承口后涂抹插口，随即垂直插入，插入粘接进将插口稍作转动，以利粘接剂分布均匀，约30～60min 即可粘接牢固。
粘牢后立即将溢出的粘接剂擦试干净。
多口粘连时应注意预留口方向。
（2）干管安装：1）根据图纸要求的坐标、标高，打好穿楼板及过墙孔洞，施工前按各受水口位置测量绘制草图，按草图进行加工预制。
2）管道穿结构墙体处应设置刚性防水套管，做法按铺设安装管道做法施工。
3）塑料排水导管安装坡度要求，伸出外墙尺寸及与室外结合井，连接做法均按铺设管道做法施工。
4）支导管安装中，地平管穿越楼板洞时，均应安装防水翼环，并确保其位置正确、粘接牢固。
5）排水导管必须按设计要求及位置安装伸缩节。
6）在连接 2 个及以上大便器或 3 个以上卫生器具的污水横管上，应设置清扫口，当污水管在顶板下吊装时，可将清扫口设在一层地面上。
污水管起点的清扫口与管道相垂直的墙面，距离不得小于200mm。
如污水管起点位置设置堵头代替清扫口时与墙面不得小于400mm。
7）在转角135°的污水横管上，应设置检查口或清扫口。
8）在转角、排水的水平管道与水平管道、水平管道与立管的连接处应采用45°三通或45°四通和斜三通或斜四通。
立管与排出管端部的连接，应采用两个45°弯头或曲率半径不小于 4 倍管径的90°弯头。
9）通向室外的排水管，穿过墙壁或基础必须应采用45°三通和45°弯头连接，并应在垂直管段的顶部设置清扫口。
第五章 反击式水轮机的基本结构(三)
影响弯肘形尾水管性能的三个因素： （2）肘管型式 肘管形状对整个尾水管的性能影响很大，推荐定型的标准肘管。 （3）水平长度 水平长度L：机组中心到尾水管出 口的距离。 肘管型式一定，长度决定了水 平扩散段的长度，增加L可使尾水 管出口动能下降，提高效率，但L 太长了将增加沿程损失和增大厂 房水下部分尺寸。 增长L的效益不如增加高度h的 效益显著。
V52 V22 h 2g 2g V22 2g
尾水管恢复系数表征了尾 水管的质量，反映了其转换动 能的能力，故也称为尾水管的 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：
V52 h 2g
V23 1 2g
（5）组合轴承 对于双支点结构的灯泡机组，以电机侧的导轴承与正反方向推 力轴承组合在一起成为承受径向力又受力轴向力的组合轴承。
1—顶轴千斤顶； 2—发电机导轴瓦； 3—轴承支持环； 4—配合垫片； 5—发电机导轴承壳体； 6—反推力瓦； 7—护板； 8—推力环； 9—正推力瓦； 10—推力轴承壳体； 11—抗重螺钉； 12—主轴
L 4.5D1
四、减轻尾水管振动的措施
1. 尾水管加导流隔板 目的：消除或减弱偏心尾水管涡带。 产生偏心涡带的根本原因：转轮出口水流有环量存在。
2. 尾水管补气 目的：减少压力脉动和由它引起的尾水管振动，以及为了 在混流式水轮机的某些运行工况下，破坏尾水管的真空。
第三节 贯流式水轮机基本结构
V52 V22 h 2g 2g V22 2g
V23 尾水管相对水力损失： 1 H 2 gH
尾水管的恢复系数≠尾水管的相对损失 高比转速水轮机的转轮出口动能占总水头的40%左右，而低 比转速水轮机却不到1%。以尾水管的恢复系数都等于75%来估 算，则高比转速水轮机尾水管的相对水力损失达10%，而低比 转速的仅为0.25%左右。 尾水管对高比转速轴流式水轮机比对混流式水轮机更重要。
第3章 水轮机结构(蜗壳及尾水管)课件
顶板 α=10°~13°，底板水平。
4.尾水管的高度与水平长度
尾水管的总高度和总长度是影响尾水管性能的重要 因素。
H=h1+h2+h3+h4 h1，h2由转轮结构确定; h4为肘管 高度，不易变动。 H取决于h3(直锥段长度)。h3大→开挖加大，工程 投资增大； L：机组中心到尾水管出口，L大→F出大→V出小 →ηw大→hf大→厂房尺寸加大，一般L=( 3.5～4.5) D1。 5.推荐尾水管尺寸：表4-15。
参数：座环外径、内
径、导叶高度、蜗壳
断面半径、蜗壳外缘
半径。
混凝土蜗壳：“T”形。 (1) m=n时：称为对称型式 (2) m>n：下伸式 (3) m<n：上伸式
(4) n=0：平顶蜗壳
中间断面：
蜗壳顶点、底角点的变化规律按直线或抛物线确 定。
蜗壳中间断面
金属蜗壳
混凝土蜗壳
2. 蜗壳包角
蜗壳末端(鼻端)到蜗壳进口断面之间的中心角φ0 (1) 金属蜗壳：φ0=340°~350°,常取345° (2) 混凝土蜗壳：φ0=180°~270°,一般取180°，一 大部分水流直接进入导叶，为非对称入流，对转轮 不利）
断面半径：
max
Fc
Qmax 0 3600 VC
从轴心线到蜗壳外缘半径：
Rmax ra 2 max
(ii) 中间断面( i )
Qi
i
i
360
Q max 0
Qi Qmaxi Fi Vu 3600Vc
Q max i 360 0 VC
板衬砌防渗(H 最大达Leabharlann 80m)2. 金属蜗壳
(三)水电站过流部件尾水管水力计算方法与案例
水电站过流部件尾水管水力计算方法与案例尾水管是反击式水轮机所特有的部件，尾水管的性能直接影响到水轮机的效率和稳定性，一般水轮机中均选用经过试验和实践证明性能良好的尾水管。
尾水管有直锥形和弯肘形两种。
除贯流式水轮机组外，大中型反击式水轮机均采用弯肘形尾水管，其型式一般不加里衬且不单独对尾水管进行设计，而是按照模拟水轮机所采用的标准尾水管放大选用，只有在特高比转速下才需要大高度尾水管，在无标准时方需单独设计。
为尽量降低水下开挖量和混凝土用量，本电站水轮机组选用弯肘形尾水管。
尾水管各部分尺寸的计算 1 尾水管的深度对转桨式水轮机，取13.2D h ≥。
2 进口锥管的计算对转桨式水轮机而言，进口锥管的锥角最优值通常取︒︒=10~8β，此处我们折中取︒=9β，而根据推荐的D D 001.13=，则3h =βtan 234D D -=︒⨯⨯-9tan 23.3001.146.4=66.3m 3 肘管型式肘管的形状十分复杂，它对整个尾水管的性能影响很大，一般推荐定型的标准肘管。
标准见参考资料[1]第168页表5-6.4 水平长度水平长度L是机组中心线到尾水管出口的距离。
肘管型式一定，长度L决定了水平扩散段的长度。
通常取L=4.5D.15 出口扩散段出口扩散段通常采用矩形断面，出口宽度一般与肘管出口宽度相等，顶角︒α，底板一般呈水平，少数情况下为了减少开挖而︒=1310~底板稍上台。
本电站取︒α，底板水平，尾水管的水平段宽度B=（2.3～2.7）=10D，不加支墩。
1则尾水管部分尺寸见下表3-1表3-1 尾水管部分尺寸单位：m尾水管单线图见图3-1，尾水管平面图见图3-2.图3-1 尾水管单线图图3-2 尾水管平面图——文档结束——。
高清图文+尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定
弯肘型尾水管
减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号 水轮机均采用弯肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
1. 进口直锥段： 进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散管，D3为
直锥管进口直径，θ为锥管单边扩散角。
混流式：直锥管与基础环相接，(转轮出口直
径)， θ=7°~ 9°
轴流式：与转轮室里衬相连接，D3=0.937D1，
尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定 一、尾水管的作用
转轮所获得能量等于转轮进出口之间的能量差：
E
E1
E
E2
1.无尾水管时：E 1 ( H 1
pa )
E2 A
H2
pa
2V22
2g
转轮获得能量：
EA
E1
E2 A
H1
(H2
2V22
2g
)
2
.
θ=8°~ 10°。
h3——直锥段高度，其长度增加将会导致开挖 量增加。一般在直锥段加钢板衬。
2. 肘管：
90°变断面的弯管，进口为圆形断面，出口 为矩形断面。F进/F出=1.3 曲率半径R小——离心力大——压力、流速 分布不均匀—hw大。R=(0.6~1.0)D4 为减小转弯处的脱流及涡流损失，肘管出口 收缩断面(hc)： 高/宽=0.25 3、出口扩散段： 矩形扩散管，出口宽度B5，
E1
E2B
H1
( 2V22
2g
h25 )
水轮机多获得的能量：
E
EB
EA
H2
(2V22 5V52
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E
pa p2
（出口压力降低）。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
故：
E
EB
EA
( 2V22
2g
5V52
2g
h25 )
= 静力真空（静水头）+动力真空（利用扩散使动能减小）
Δ E 即为尾水管回收的水能
E pa p2
E2A
H2
Pa
2V22
2g
EA
E1
E2A
H1
(
H2
2V2 2
2g
)
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
EA
E1
E2A
H1
(
H2
2V2 2
2g
)
说明：无尾水管水轮机所利
用的水能EA只占电站总水头H1 中的一部分，其余部分表现为
低不得小于2.3D1。
优先使用厂家提供的产品尺寸
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
⑤尾水管的水平长度（L）
定义：机组中心线到尾水管水平出的水口距离
增大L，使尾水管出口面积增大， 减小出口动能损失;但过分增大L，
尾水管内部水力损失以及厂房尺寸 增大.
通常取 L ( 3.5 ~ 4.5 )D1
（出口压力降低）。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
尾水管的作用为： 1、汇集并引导转轮出口水流排往下游；
2、当H2＞0时，利用这一高 度水流所具有的位能； 3、回收转轮出口水流的部 分动能。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
P2
Pa
H2
(
2V2
2
2g
5V52
2g
h25 )
则：
EB
E1
E2B
H1
( 5V52
2g
h25 )
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
无尾水管: 有尾水管:
EA
E1
E2A
H1
(
H2
2V2 2
2g
)
静力真空H2取决于水轮机安装高程，与尾水管性
能无关，则尾水管的动能恢复系数ηw
w
2V22
2g
5V52
2g
2V22
h25
2g
尾水管总水能损失为其出口动能损失和内部水力 损失之和。
即
h
5V52
2g
h25
w
V22 2g
w：尾水管总水能
损失系数。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
尾水管的型式： 1、直锥形：结构简单，性能最好
(ηw=80％~85％)，但其下部开挖工
程量大，一般用于小型水轮机；
2、弯锥形：转弯段水力损失较大，
其性能较差(ηw=40％~60％)，常用
于小型卧轴式水轮机；
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
3、弯肘形：不但可减小尾水管开挖深度，而且具有良好
EB
E1
E2B
H1
( 5V52
2g
h25 )
相差：
E
EB
EA
H2
( 2V22
2g
5V52
2g
h25 )
= 静力真空（静水头）+动力真空（利用扩散使动能减小）
P2
Pa
H2
(
2V2
2
2g
5V52
2g
h25 )
Δ E 即为尾水管回收的水能
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
④尾水管的高度h：是指水轮机底环平面至尾水管底
板的高度，它决定尾水管性能的主要参数，直接影响 尾水管效率、厂房土建投资、机组运行的稳定性。
转桨式水轮机：h≥2.3D1，最低不得小于2.0D1； 高水头混流式水轮机：（D1＞D2），h≥2.2D1； 低水头混流式水轮机：（D1<D2），h≥2.6D1，最
转轮出口位置水头H2和出口动
能 2V22
2g 已全部损失。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
有尾水管情况：
转轮出口处2-2断面的单位能量为： E2B
H2
P2
2V2 2
2g
H2
P2
2V22
2g
Pa
5V52
2g
h25
的水力性能（ηw=75％~80％），广泛采用，性能好。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
弯肘形尾水管： ①进口直锥段：一段垂直的圆锥形
扩散管，内壁设 金属里衬。
单边扩散角θ：对于混流式水轮机θ= 7°~9°，对 于转桨式水轮机θ= 8°~10°，轮 毂比dg/D1大于0.45时，取下限值。
则 w 1w
对于低水头轴流式水轮机，其 2V22 值可达
2g
水头H的40％，而对高水头混流式水轮机 2V22
2g
值还达不到总水头H的1.0％。因此尾水管性能的好
坏对于低水头水轮机极其重要。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
二、尾水管型式及其主要尺寸确定
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
一、尾水管的作用
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
单位重量水流通过这两台水轮机时，其转轮所 获得的能量均可表示成：
E
E1
E2
(
H1
Pa
)
E2
, 取决于E2
无尾水管情况（a）：
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
② 中间弯肘段（肘管）：采用标准肘管或按比例换 算，可设金属里衬。 圆形 椭圆 矩形、椭圆、圆形·
③ 出口扩散段：顶板仰角α=10°~13°。 可设支墩厚 b5 ( 0.1 ~ 0.15 )B5 ，不加金属里衬。
注意支墩的起止位置