水轮机的工作原理,类型,应用
水轮机工作原理
水轮机工作原理水轮机是利用流水轰击固定叶片，使得水能转化成机械能的机器。
它是一种比较古老和传统的能源利用方式，应用广泛。
在工业生产，人类生活和能源开发等方面都有着不可替代的地位。
本文将详细介绍水轮机的工作原理。
一、水力资源的开发利用水流的能量源自地球自转而产生的地球引力、大气压力以及太阳引力等天文因素，因此是我们最基本的可再生能源之一。
水能通过各种方式转化成机械能，比如在电站中发电或者驱动机器。
水轮机其中一种具体的应用，使工业和人类的生产更为高效和可持续。
二、水轮机的分类水轮机分为两种类型：垂直轮和水平轮。
轴线垂直的水轮机称为垂直水轮机（或水轮式发电机），安装需要在河流中央；轴线水平的水轮称为水平水轮机，是安装在河流中、靠近岸边的较小型的轮子，适于小型水电站的应用；垂直水轮机（水轮式发电机）分压水轮机、混流水轮机、片式水轮机和离心式水轮机四种，它们的推进方式和成本不同。
混流水轮机和离心式水轮机则使用喷嘴设计的一个或多个闭式导管（射流）从喷口向水轮力送水来推进荏式机的运转，而片式水轮和斯皮威尔型水轮通过涡轮片的特殊角度、形状等因素来推进水轮的转运。
垂直轮：1. 压力水轮机：压力水轮机是最常见的水轮机之一。
它们使用水的压力来推动水轮转动。
水以大流量推进到罐体运行轮之中，进入前和后端都有流量削减，让水在垂直轴线产生轴向力。
水轮机的转轮从道轮和爬坡轮组成，以确保水流不受阻碍。
2. 斯皮威尔水轮机：我们可以将斯皮威尔水轮机看成一个片式水轮，由于其极佳的自动调节能力，因而极其使用十分广泛。
该轮以流体动能的大小来决定水轮的转速和输出功率。
此外，它们由于旋转速度低，因而具有可靠性和低噪音的优点。
水平轮：水平型水轮分为两种：传统的水力推进型和独特的水平式巴赫曼式水轮机。
前者在安装时必须考虑到水流运动的方向，否则将导致水轮机的省力性大大下降。
相比之下，后者能够保持稳定的电压和转速输出作为能源及其它用途。
三、水轮机的工作原理水轮机的工作原理与风力机和汽轮机相似。
水轮机的基础知识
水轮机的基础知识水轮机的一些基础知识要点：1. 工作原理：水轮机通过水流对其内部转轮叶片的作用力而转动，将水流的动能和势能（位能）转化为机械能。
2. 分类：根据转换水流能量方式的不同，水轮机主要分为两大类：冲击式水轮机：如水斗式、斜击式和双击式等，这类水轮机的特点是水流在进入转轮前已转变为高速射流，直接冲击转轮叶片以做功。
反击式水轮机：包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式等，其特点是水流在通过转轮叶片时，压力和速度同时发生变化，水流充满整个转轮通道，在流动过程中持续作用于叶片上。
3. 主要部件：转轮（Runner）：是水轮机中直接接受水流能量并将其转化为旋转运动的关键部件。
导叶（Guide Vanes）：用于调节水流方向和速度，控制进入转轮的水流状态，从而影响水轮机的工作效率和稳定性。
压力管道或蜗壳（Spiral Case）：将上游水库中的水引入水轮机，并调整水流到合适的参数供转轮使用。
尾水管（Draft Tube）：作完功后的水流出转轮后，通过尾水管逐渐减压并将剩余能量转化为低速水流排出，减少能量损失。
4. 工作参数：工作水头（Head）：即水流从上游至下游的高度差，它代表了水流的位能大小。
流量（Discharge 或 Flow Rate）：单位时间内通过水轮机的水量，反映了水流的能量密度。
输出功率（Power Output）：由水头和流量共同决定，水头越高、流量越大，则水轮机输出的功率也越大。
5. 应用场合：水轮机广泛应用于水电站，根据不同的水头和流量条件选择不同类型的水轮机设计，以达到最优的能源转化效率。
6. 性能指标：效率（Efficiency）：衡量水轮机能量转化好坏的重要参数，通常指水轮机的有效功率与输入水流总能量之比。
稳定性（Stability）：反映水轮机在各种工况下运行的稳定程度。
7. 发展历史：水轮机的历史悠久，早在古代中国就有利用水轮驱动磨坊等器械的记载，现代水轮机则经过不断的科技创新，设计和制造技术日益成熟，效能不断提升。
第三章_水轮机的工作原理
广泛
轴流式 轴向 轴向
3~88
几十~几十万
低水头大流 量河床式
斜流式 斜向 斜向 40~200
抽水蓄能
贯流式 轴向 轴向 2~30
几~几万
河床式 潮汐式
射流特点 适用水头H（M） 适用电站
切击式 切线方向 40~2000
广泛
斜击式 侧面
50~400
小型
双击式 二次冲击
6~150
小型
3、各型水轮机各个部件、构造及各部件的作用是什么？
3.产生强烈的噪音和振动，恶化工作环境，从而影响水轮机的安全稳定。
汽蚀破坏是机械、化学、电化学作用的共同结果，其中机械 破坏为主。
三、汽蚀类型
1、叶型汽蚀——发生在水轮机转轮叶片上的汽蚀。是反击式水轮机的主 要汽蚀形式，主要是由于叶片的几何形状造成的汽蚀。
反击式水轮机的轮叶为扭曲形，水流流经转轮时，一般叶片正面为
这种周期性的气泡产生、破灭而破坏水轮机过流金属表面的现象称为 水轮机的汽蚀现象 。
二、汽蚀的危害
1.降低低水轮机效率，减小出力。汽泡的产生破坏了水流的连续性，水 流质点相互撞击消耗部分能量从而增大了水力损失，使水轮机效率降低， 出力减小。 2.破坏水轮机过流部件，影响机组寿命。汽蚀产生，使金属表面失去光泽， 产生麻点，蜂窝，严重时轮叶上产生孔洞或大面积剥落。
η根据模型试验得到提高效率的有效方法减小水头损失、 流量损失、机械摩擦。
反击式水轮机所提供给水流的过道并不是等断面的，有宽窄之分，这 就会使水流流速大小不同，进而引起压力低高不同，亦就是造成水轮机内 有高压区和低压区之分，若低压区的压力达到（或低于）该温度下水的汽 化压力时，水就开始局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的许多眼看 不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这些气泡随着水流进入高压区 （压力高于汽化力）时，气泡瞬时破灭，由于汽泡中心压力较低，气泡周 围的水质点将以很高的速度向汽泡中心撞击形成巨大的水击压力（可达几 百甚至上千个大气压力），并以很高的频率冲击金属表面，高频率冲击的 结果，使过流流道的金属表面遭到严重破坏。
水轮发电机结构及工作原理介绍
水流冲击水轮机叶片带动水轮机旋 转
发电机将机械能转化为电能
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水轮机通过传动装置将机械能传递 给发电机
电能通过输电线路传输到电网供用 户使用
效率定义：发电机在单位时间内输出的电能与消耗的机械能之比 影响因素：发电机的设计、制造、运行条件等 提高效率的方法：优化设计、提高制造精度、改善运行条件等 效率计算公式：η=P/P0其中P为输出电功率P0为输入机械功率
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汇报人：
农村地区：为偏 远地区提供电力 供应
城市景观：作为城 市景观的一部分提 供照明和装饰
水利工程：用于 水利工程的监测 和控制
环保领域：用于 污水处理和环保 监测
水轮发电机的优缺 点
清洁能源：水 轮发电机利用 水能发电是一
种清洁能源
效率高：水轮 发电机的效率
较高可达到 90%以上
运行成本低： 水轮发电机的 运行成本较低 维护费用也较
水轮发电机的工作原理：水流通过水轮机带动发电机转子旋转产生电能 发电机的运行特性：根据水流量、水头、转速等因素调整发电机的输出功率和频率 发电机的运行状态：正常运行、停机、故障等 发电机的维护和保养：定期检查、维护和保养确保发电机的正常运行和寿命
水轮发电机的类型
工作原理：利 用水流的冲击 力推动水轮机 旋转从而带动
水轮发电机结构及工 作原理介绍
汇报人：
目录
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水轮发电机的结构
水轮发电机的工作 原理
水轮发电机的类型
水轮发电机的应用 场景
水轮发电机的优缺 点
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水轮发电机的结构
水轮机类型构造及工作原理培训课件课件(PPT36页)
我厂水轮机型号：HLA743-LJ-395
水轮机类型构造及工作原理培训课件( PPT36 页)管理 培训教 材财务 业务培 训绩效 管理PP T课件 人力资 源管理 培训
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水轮机类型构造及工作原理培训课件( PPT36 页)管理 培训教 材财务 业务培 训绩效 管理PP T课件 人力资 源管理 培训
三、水轮机结构简介
由于水轮机类型较多，这次培训主要讲述我厂的水轮机结构，总体来说水
轮机分为埋入部分、导水机构、转动部分、水导轴承、主轴密封、检修密封、
接力器及机组自动化等几个主要部件。
1、埋入部分
埋入部分由肘管、锥管、座环、蜗壳、机坑里衬等组成。
座环
机坑里衬
蜗壳 预留坑
基础环
尾水管里衬
埋设件安装
我厂的水轮机类型为混流式
混流式水轮机：混流式水轮机结构简单，运行可靠，效率高，应用于水 头范围宽阔，水流沿径向进入转轮而轴向流出转轮。与其他型式的水轮机相 比，当运行条件相同时，混流式的能量特性比水斗式好，面抗气蚀性能比轴 流式强，额定负荷时效率高。同时，它的结构简单，制造、安装方便，运转 可靠，因而得到广泛的应用。
水轮机类型、构造及工作原理
二〇一七年八月
目录
一
水轮机概述
二
水轮机分类及型号
三
水轮机结构
四
水轮机常见问题及分析
五
小结
1
一、水轮机概述
1、水力发电基本原理
水轮机获得旋转的机械能后带动发电机旋转，发电机便将旋转的机械能 转换成电能。
2 、水轮机的基本工作参数
当水流通过水轮机时，水流的能量被转换为水轮机转轮的机械能，就 把这一能量转换的过程的参数，来作为水轮机的基本工作参数。
第一章_水轮机类型构造
kg.m/s） （kg.m/s） 又工程上常用“千瓦” 又工程上常用“千瓦”或“马力”来表 马力” 示： 1千瓦=102kg.m/s。 千瓦=102kg.m/s。 =102kg.m/s 水流给予水轮机的功率 水轮机作的有效功率 水轮机输出功率（出力） 水轮机输出功率（出力） （η为水轮机的效率） 为水轮机的效率） 千瓦） （千瓦）
二、水头 水轮机的水头，也称工作水头， 水轮机的水头，也称工作水头，即水轮机工作 的净水头。 的净水头。 定义： 定义：单位重量水体通过水轮机进出口断面的 能量差值。 能量差值。
为了推求
和
，以下游水位
为基准面， 为基准面，列上游引水道进口与 水轮机进口断面、水轮机出口与 水轮机进口断面、 下游尾水渠断面的能量方程， 下游尾水渠断面的能量方程，并 忽略上游进口断面和下游尾水渠 断面的流速水头的差值， 断面的流速水头的差值，并忽略 B-D处的水头损失，由此可以得 处的水头损失， 到：
为了研究问题的方便，工程上一般作如下假定： 为了研究问题的方便，工程上一般作如下假定： 1.假定叶片无限多、无限薄。 1.假定叶片无限多、无限薄。这样可以认为转轮中 假定叶片无限多 的水流运动是均匀、轴对称的。显然在此假定下， 的水流运动是均匀、轴对称的。显然在此假定下， 流线也就和骨线的形状完全一致。（ 。（叶片翼形断面 流线也就和骨线的形状完全一致。（叶片翼形断面 的中心线称为骨线） 的中心线称为骨线） 2.假定水流在进入转轮之前的运动是均匀的、 2.假定水流在进入转轮之前的运动是均匀的、轴对 假定水流在进入转轮之前的运动是均匀的 称的。 称的。 3.假定水轮机在所研究的工况下保持稳定运行， 3.假定水轮机在所研究的工况下保持稳定运行，即水 假定水轮机在所研究的工况下保持稳定运行 轮机的特征参数（ 保持不变， 轮机的特征参数（H、Q、N、n）保持不变，从而水流 在水轮机各过流部件中的运动均为恒定流动。 在水轮机各过流部件中的运动均为恒定流动。 4.忽略水流的粘性： 4.忽略水流的粘性： 忽略水流的粘性 可认为这些流面之间是互不干扰的。 可认为这些流面之间是互不干扰的。
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。
水轮机原理及构造
水轮机原理及构造水轮机是一种将水流动能转化为机械能的能量转换装置。
它的工作原理基于动能守恒定律和能量守恒定律。
水轮机的构造主要包括水轮机轮盘、水轮机叶片、水轮机导叶和水轮机主轴等。
水轮机的工作原理：水轮机的工作原理是利用水流的冲击力和动能来推动轮盘旋转，从而进行能量转换。
具体来说，水轮机是利用流体在受力后产生的动量变化来实现动能转化的。
当水流经过水轮机叶片时，由于叶片形状和速度的变化，水流的动量发生了变化。
这个过程中，水流的动能减小，而叶片所受到的水流冲击力增加，从而推动轮盘旋转。
水流的动力作用可分为冲击力和剪力两部分，它们共同作用在叶片上，产生一个向环形斜盘中心方向的作用力，使其在金属皮带或摩擦轮的拉力下转动。
水轮机的构造：1.水轮机轮盘：水轮机轮盘是水轮机的主要部件，它可以分为定子轮盘和转子轮盘两部分。
定子轮盘通常是固定的，而转子轮盘则与主轴连接，并能转动。
轮盘的外形和材料选择需根据具体的工作条件和需求来确定。
2.水轮机叶片：水轮机叶片是位于轮盘上的一系列叶片，其形状和角度的设计对水轮机的性能具有很大的影响。
一般来说，叶片可以分为定叶和移动叶两种类型。
定叶是固定在轮盘上的，主要用于导向水流；移动叶则可以调整角度，用于控制水流的进入和出口。
叶片通常由耐磨和高强度的材料制成，如钢铁或铝合金。
3.水轮机导叶：水轮机导叶位于叶片和进水管道之间，用于引导水流进入叶片。
导叶的设计可根据水流的速度和压力来决定。
通常，导叶是可调角度的，通过调整导叶的角度，可以控制水流的流向和流速，从而实现对水轮机的调节。
4.水轮机主轴：水轮机主轴是连接轮盘和发电机或其他设备的中心轴。
它负责传输轮盘旋转产生的机械能，使之转化成用于发电或其他工作的机械能。
主轴的设计需考虑到承载能力、刚度和传动效率等要素。
除了以上主要构造部件外，水轮机还包括导叶机构、轴承、机壳和冷却系统等辅助部件。
导叶机构通常是由液压或电动设备控制，用于调节导叶的角度。
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水轮机的工作原理,类型,应用
水轮机是一种利用水能转换为机械能的装置。
它的工作原理基于水的动能和势能的转化，通过水的流动驱动叶轮旋转，进而带动发电机等设备工作。
水轮机的类型多样，根据不同的工作原理和结构特点可以分为各种不同的型号。
水轮机广泛应用于水电站、发电厂、农田灌溉和工业生产等领域。
水轮机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：首先，水从水源通过引水系统流入水轮机的进水口；其次，水通过导水管道进入叶轮，叶轮上的叶片会因水的冲击力而转动；然后，叶轮的转动使得轴承带动发电机等设备旋转，最终将水的动能转化为机械能。
整个过程中，水通过叶轮的冲击和压力差的作用，完成了能量的转换和传递。
根据水轮机的结构和工作原理的不同，可以分为垂直轴水轮机和水平轴水轮机两大类。
垂直轴水轮机的叶轮轴线与水平面垂直，其叶轮通常由多个叶片组成，水流与叶轮的轴线垂直方向相遇。
而水平轴水轮机的叶轮轴线与水平面平行，其叶轮轴通常设置在水流方向上。
水轮机还可以根据叶轮的形状、转动方式和布置方式划分为不同的型号，如斜流式水轮机、混流式水轮机和轴流式水轮机等。
水轮机广泛应用于水电站和发电厂中。
水电站是利用水的能量转化为电能的场所，水轮机作为水电站的核心设备，承担着将水的动能转化为机械能的重要任务。
通过水轮机的旋转，可以带动发电机发
电，将水能转化为电能，并向社会供应清洁、可再生的电力资源。
此外，水轮机还被广泛应用于农田灌溉和工业生产领域。
在农田灌溉中，水轮机可以通过引水系统将水从河流或水库引入农田，提供灌溉水源；在工业生产中，水轮机可以驱动各种设备和机械，满足工业生产的需求。
水轮机是一种重要的水能利用装置，其工作原理基于水的动能和势能的转化。
根据不同的工作原理和结构特点，水轮机可以分为各种不同的类型。
水轮机广泛应用于水电站、发电厂、农田灌溉和工业生产等领域，为社会提供清洁、可再生的能源和动力支持。
随着科学技术的不断发展，水轮机的性能和效率将继续提升，为可持续发展和节能减排做出更大的贡献。