水轮机知识水轮机的主要类型及适用水头
水轮机型号
水轮机型号1. 导言水轮机是一种利用水流动能转换为机械能的装置，被广泛应用于水力发电和水资源利用的领域。
水轮机的种类繁多，每种型号都有其独特的特点和适用范围。
本文将介绍一些常见的水轮机型号及其特点。
2. 垂直轴水轮机垂直轴水轮机是水轮机的一种常见型号。
它的主要特点是水流与轴线垂直，可以分为斜流式和直流式两种。
2.1 斜流式垂直轴水轮机斜流式垂直轴水轮机是一种高效率的水轮机。
其水流流经引导叶片后，与叶片成45度斜角进入转子，从而减小了水流与叶片的冲击。
斜流式垂直轴水轮机适用于水量较少的场合，并具有低转速、大批量生产等特点。
2.2 直流式垂直轴水轮机直流式垂直轴水轮机是一种低转速、大功率的水轮机。
其与斜流式相比，转子上的直流片更多，使得转子能够承受更大的水力冲击。
直流式垂直轴水轮机适用于水流较大的场合，并具有高效率、稳定性好等特点。
3. 水平轴水轮机水平轴水轮机是另一种常见的水轮机型号。
它的主要特点是水流与轴线平行，可以分为反击式和作用式两种。
3.1 反击式水平轴水轮机反击式水平轴水轮机是一种高压高速水轮机。
其特点是水流从叶片进入转子后产生反击力，转子因反击力而转动。
反击式水平轴水轮机适用于水量较大、水头较高的场合，并具有高效率、节省空间等特点。
3.2 作用式水平轴水轮机作用式水平轴水轮机是一种低压低速水轮机。
其特点是水流与转子叶片的作用力直接作用于转子，使转子转动。
作用式水平轴水轮机适用于水量较大、水头较低的场合，并具有简单结构、可靠性高等特点。
4. 斜板水轮机斜板水轮机是一种特殊的水轮机型号。
其特点是水流经过斜板后产生反作用力，使得转子转动。
斜板水轮机适用于水量较大、水头较小的场合，并具有结构简单、安装方便的特点。
5. 混流水轮机混流水轮机是一种综合了斜流式和直流式水轮机优点的型号。
其特点是水流在流经叶片时既产生径向力也产生轴向力，使得转子得到更好的能量转换。
混流水轮机适用于水量较大、水头较小的场合，并具有高效率、运行稳定等特点。
水轮机型号 (2)
水轮机型号1. 引言水轮机是一种将水能转换成机械能的设备，广泛应用于水电站发电、灌溉和工业生产中。
不同型号的水轮机适用于不同的水力条件和功率要求。
本文将介绍几种常见的水轮机型号及其特点。
2. 斜流式水轮机斜流式水轮机又称为“Kaplan水轮机”，它是一种能够适应较大水头和较小流量的水轮机。
斜流式水轮机的叶片具有可调节的可变导叶，通过改变导叶的角度，可以控制水流进入叶轮的流速和流向。
斜流式水轮机具有高效率、运行稳定和灵活调节的特点。
特点：•适应大水头和小流量的水力条件•可调节叶片和可变导叶，灵活调节水流流速和流向•高效率和运行稳定3. 轴流式水轮机轴流式水轮机是一种适用于大流量和较小水头的水轮机。
它的叶轮和导叶间距小，使得水流通过叶轮时的速度变化较小，因此轴流式水轮机的出口速度与进口速度相差较小，能够更好地利用水能。
轴流式水轮机适用于涡轮发电机组和排灌用途。
特点：•适应大流量和较小水头的水力条件•出口速度与进口速度相差较小，能够更好地利用水能•适用于涡轮发电机组和排灌用途4. 超高速水轮机超高速水轮机是一种转速高达10000转/分钟以上的水轮机。
由于转速很高，超高速水轮机的叶片设计要考虑到离心力的影响，以防止叶片的损坏。
超高速水轮机适用于高压高速发电机组、氢分子制取设备等领域。
特点：•转速高达10000转/分钟以上•叶片设计要考虑离心力的影响，防止叶片损坏•适用于高压高速发电机组、氢分子制取设备等领域5. 混流式水轮机混流式水轮机是一种介于轴流式水轮机和斜流式水轮机之间的一种设计。
它的叶片既有轴流式水轮机叶片的特点，又有斜流式水轮机叶片的特点。
混流式水轮机适用于中水头和中流量的水力条件。
它具有结构简单、效率较高和运行稳定的特点。
特点：•介于轴流式水轮机和斜流式水轮机之间的设计•适应中水头和中流量的水力条件•结构简单、效率较高和运行稳定6. 级联水轮机级联水轮机是将两台或多台水轮机串联起来使用的一种方式。
水轮机知识水轮机的主要类型及适用水头
水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
当水流通过水轮机后，其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。
图1-4 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
图1-5 轴流式水轮机1—导叶；2—叶片；3—轮毂3．斜流式水轮机如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。
斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。
因此，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。
水轮机的类型构造及工作原理
水轮机的类型构造及工作原理
水轮机是一种将水流动能转化为机械能的机器，广泛应用于水力发电、灌溉、排水等领域。
根据水轮机的构造和工作原理，可以将其分为以下几种类型：
一、依据水轮机叶轮的类型：
1. 低扬程水轮机：叶轮为平板或斜板叶轮，适用于水头较低的场合。
2. 中扬程水轮机：叶轮为斜流叶轮或混流叶轮，适用于水头较中等的场合。
3. 高扬程水轮机：叶轮为反曲叶轮或轴流叶轮，适用于水头较高的场合。
二、依据水轮机的布置方式：
1. 水平轴水轮机：水流与水轮机轴线平行，叶轮通常为轴流叶轮或混流叶轮。
2. 垂直轴水轮机：水流与水轮机轴线垂直，叶轮通常为斜流叶轮或反曲叶轮。
三、依据水轮机的进水方式：
1. 直径式水轮机：水流直接冲击叶轮，叶轮中心为进水口。
2. 斜流式水轮机：水流斜向冲击叶轮，叶轮中心为进水口。
3. 轴流式水轮机：水流沿轴线方向进入叶轮，叶轮中心为进水口。
水轮机的工作原理是利用水流的动能将叶轮带动旋转，从而将水流动能转化为机械能。
水流经过进水口进入叶轮，叶片将水流的动能转化为叶轮的旋转动能，然后通过轴传递到发电机或其他机械设备上。
水轮机的效率取决于水头、流量、叶轮类型和转速等因素，通常可达到70%以上。
总之，水轮机是一种重要的水力发电设备，其类型和工作原理的了解对于水力发电和水资源利用具有重要的意义。
水轮机复习知识要点总结
水轮机复习知识要点总结水轮机是一种利用水流能量转换为机械能的装置，广泛应用于水电站等领域。
了解水轮机的工作原理和相关知识对于工程师和对水电能源感兴趣的人士来说非常重要。
本文将对水轮机的复习知识要点进行总结。
一、水轮机的分类1. 水轮机按照能量转换方式可以分为两类：压力式水轮机和速度式水轮机。
2. 按照转机轴位置的不同，水轮机分为垂直轴水轮机和水平轴水轮机。
3. 常见的水轮机类型包括：反击式水轮机、混流式水轮机、离心式水轮机和斜流式水轮机。
二、水轮机的工作原理1. 水轮机通过叶轮受到水流作用，并将水流的动能转化为叶轮的运动能力。
2. 水从导水管进入水轮机的水室，经过叶轮的叶片后，推动叶轮转动。
3. 受到水力作用的叶轮将转动能量传递给轴，从而带动发电机等设备产生电能。
三、水轮机的关键构件1. 叶轮：叶轮是水轮机的核心部件，由叶片和轮盘组成，主要负责接受水流的能量并将其转化为机械能。
2. 轴：轴是连接叶轮和发电机或其他负载的组件，承载叶轮的动力，并将机械能传递给发电机。
3. 导水管：导水管将水引导到水轮机的水室，确保水流能够顺畅地进入叶轮。
4. 减速器和发电机：减速器用于调整叶轮的转速以适应发电机的要求，而发电机将机械能转化为电能。
四、水轮机的性能参数1. 转速：水轮机的转速是指叶轮每分钟旋转的圈数，常用单位为转/分钟。
2. 出力：水轮机的出力是指水轮机每单位时间内所输出的功率，常用单位为千瓦（kW）或兆瓦（MW）。
3. 效率：水轮机的效率是指水轮机将水流能量转化为机械能的比例，通常以百分比表示。
4. 流量：水轮机的流量是指单位时间内通过水轮机的水流量，常用单位为立方米/秒（m³/s）。
五、水轮机的运行与维护1. 水轮机运行时需要注意水流的稳定性和平滑性，以保证水轮机的正常工作。
2. 定期对水轮机的各个部件进行检查和维护，包括叶轮的清洁和润滑系统的检查。
3. 遇到异常情况时，需要及时采取措施，避免水轮机发生故障或进一步损坏。
水轮机的类型构造及工作原理
水轮机的类型构造及工作原理水轮机是一种将水流动能转化为机械能的装置，广泛应用于水利发电、抽水、供水等领域。
根据不同的工作原理和构造方式，水轮机可以分为以下几种类型：1. 蓄能式水轮机（Impulse Water Turbine）：蓄能式水轮机通过高速水流冲击叶轮上的叶片，将水流的动能转化为叶轮的动能，再通过机械传动将动能转化为机械能。
蓄能式水轮机可以进一步分为斯奈尔逊水轮机、佩尔顿水轮机和弧翻水轮机等。
斯奈尔逊水轮机（Pelton Turbine）：斯奈尔逊水轮机是一种利用高速喷射水流冲击叶片的水轮机。
当高速的水流经过喷射管，喷射口处有一个喷嘴，水流经过喷嘴变为高速的射流，射流喷向叶轮上的叶片，冲击叶片使其转动。
斯奈尔逊水轮机主要适用于高水头和小流量的水力发电站。
佩尔顿水轮机（Turgo Turbine）：佩尔顿水轮机是斯奈尔逊水轮机的改进型，喷口由一个切割型孔道和一个喷射皮供水孔组成，通过设计孔道形状和取适当的工作压力，充分利用水力能量，使得佩尔顿水轮机相对效率高，适用于中、小型水力发电站。
弧翻水轮机（Cross-Flow Turbine）：弧翻水轮机是一种垂直轴流式水轮机，水流经过顶部的导水管流入导水槽，然后通过导叶导入叶轮，流经叶轮后再通过弧翻装置流出。
弧翻水轮机适用于较低水头和大流量的水力发电站。
2. 反作用式水轮机（Reaction Water Turbine）：反作用式水轮机是通过水流对叶轮叶片的冲击和流经叶轮的作用力来驱动叶轮旋转的水轮机。
反作用式水轮机可以进一步分为法兰西斯水轮机、咆哮水轮机、半径式水轮机等。
法兰西斯水轮机（Francis Turbine）：法兰西斯水轮机是一种水流流过叶轮两侧的轴流水轮机，水流首先流经导叶，然后分流流经叶轮两侧，冲击叶片使其旋转。
法兰西斯水轮机适用于中、高水头和大流量的水力发电站。
咆哮水轮机（Kaplan Turbine）：咆哮水轮机是一种可调桨叶片的轴流水轮机，叶轮上的桨叶可以根据水流条件的不同调节叶片角度，以适应不同的工况。
水轮机
磁极是产生磁场的部件，由袭击铁芯、磁极线圈、阻尼绕组及极靴等组成。磁极线圈由铜线或是铝线制成，立绕再磁极铁心的外表面上，匝与匝之间用石棉纸板绝缘。线圈饶好后经浸胶热压处理，形成坚固的整体。阻尼绕组的作用是当水轮发电机产生振荡时七阻尼作用，使发电机运行稳定。在不对称运行时，它能提高担负不对称负载的能力。而实心磁极因为本身有很好的阻尼作用，故不用在装设阻尼绕组。
22 水轮发电机的结构
立式水轮发电机一般由转子、定子、机架、轴承、冷却器、制动系统等组成。
1、转子
转子是水轮发电机的旋转部件，位于定子里面，与定子保持一定的空气间隙。转子通过主轴与下面的水轮机连接。它的作用是产生磁场。它主要由主轴、转子支架、磁轭和磁极等组成。
2、主轴
主轴的作用是中间连接、传递转矩、承受机组转动部分的总量及轴向推力。
应用水头范围：30m~700m
特点：结构简单、运行稳定且效率高
2）、轴流式
水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动
应用水头：3~80m
特点：适用于中低水头，大流量水电站
分类：轴流定桨、轴流转桨
3）、冲击式
转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。
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
18、水轮机气蚀（空化）及磨损
分类：间隙、空腔、翼型、局部
19、水轮机振动
按振动的原因：水力、机械、电磁
按振动方向：轴向和径向
振动允许值：250~375r/min 合格为0.10
组成：导叶及其操作机构、顶盖、底环
水轮机
止漏装置型式 (a)间隙式；(b)迷宫式；(c)梳齿式； (d)阶梯式迷宫
三、导水机构
• 导水机构的作用：
a.主要是形成和改变进入转轮水流的环量，保 证水轮机具有良好的水力特性。 b.调节流量，以改变机组出力。 c.正常与事故停机时，封住水流，停止机组转 动。
1.导水机构 光照采用径向式导水机构。
2. 主轴密封 主轴部分的密封装置分两种，一种是机组 正常运行中，防止水轮机导轴承下部机组漏水 的主轴密封。我厂在导轴承下方设置自补偿型 静压自调节式轴向密封作为工作密封，密封处 的水压力约为0.35MPa，所需的润滑水取自机 组技术供水系统。另一种是作机组停机检修轴 承和轴承下部主轴密封时防止尾水从顶盖涌出 的检修密封。这种密封的结构形式有空气围带 式、机械操作或抬机密封等多种，我厂采用空 气围带密封，由气系统供给压力为0.6～ 0.7MPa的压缩空气。
3.基础环
基础环是混流式水轮机的基础部件， 埋设在混凝土中，它和座环以及尾水管 进口直锥段想连接，转轮的下环在其内 转动。基础环下法兰面也是装拆水轮机 时落放转轮的基础，它与转轮下环底面 之间有一定的间隙，作为安装时放置斜 楔，调整转轮水平用。
4.尾水管
我厂水轮机尾水管采用弯肘形尾水管， 它是由进口椎管、弯形吸管和出口扩散 段组成，用钢筋混凝土浇灌而成。
3. 补气装置 混流式水轮机运行时一般在40～70%额 定出力时尾水管内会出现涡带，由于涡带强 烈扰动，或其频率与机组固有频率重合，就 会产生共振，引起机组震动或出力摆动，此 时需要对尾水管内进行补气，消除或减小涡 带，改善机组运行状态。补气方式分自然补 气和强迫补气两种。常见的补气位置有主轴 中心孔补气、顶盖补气和尾水管补气。我厂 采用主轴中心孔补气方式，利用发电机轴的 中心孔，将空气引入。
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水轮机的主要类型及适用水头水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机
反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
当水流通过水轮机后，其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机
如图1-4所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。
图1-4 混流式水轮机
1—主轴；2—叶片；3—导叶
2．轴流式水轮机
如图1-5所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会
急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
图1-5 轴流式水轮机
1—导叶；2—叶片；3—轮毂
3．斜流式水轮机
如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。
斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。
因此，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。
它是在50年代初为了提高轴流式水轮机适用水头而在轴流转桨式水轮机基础上改进提出的新机型，其结构形式及性能特征与轴流转桨式水轮机类似，但由于其倾斜桨叶操作机构的结构特别复杂，加工工艺要求和造价均较高，所以一般只在大中型水电站中使用，目前这种水轮机应用还不普遍。
图1-6 斜流式水轮机
1—蜗壳；2—导叶；3—转轮叶片；4—尾水管
4．贯流式水轮机
贯流式水轮机是一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机，它不设引水蜗壳，叶片可做成固定的和可转动的两种。
根据其发电机装置形式的不同，分为全贯流式和半贯流式两类。
全贯流式水轮机（如图1-7）的发电机转子直接安装在转轮叶片的外缘。
它的优点是流道平直、过流量大、效率高。
但由于转轮叶片外缘的线速度大、周线长，因而旋转密封困难。
目前这种机型已很少使用。
半贯流式水轮机有轴伸式、竖井式和灯泡式等装置形式，如图1-8、图1-9、图1-10所示，其中轴伸式和竖井式结构简单、维护方便，但效率较低，一般只用于小型水电站。
目前广泛使用的是灯泡贯流式水轮机，其结构紧凑、稳定性好、效率较高，其发电机布置在被水绕流的钢制灯泡体内，水轮机与发电机可直接联接，也可通过增速装置联接。
图1-7 全贯流式水轮机
1—转轮叶片；2—转轮轮缘；3—发电机转子轮辋；4—发电机定子；5、6—支柱；7—轴颈；8—轮毂；9—锥形插入物；10—拉紧杆；11—导叶；12—推力轴承；13—导轴承
图1-8 轴伸贯流式水轮机
1—转轮；2—水轮机主轴；3—尾水管；4—齿轮转动机构；5—发电机
图1-9 竖井贯流式水轮机
图1-10 灯泡贯流式水轮机
1—转轮叶片；2—导叶；3—发电机定子；4—发电机转子；5—灯泡体
贯流式水轮机的适用水头为1～25m，适用于低水头、大流量的水电站。
由于
其卧轴式布置及流道形式简单，所以土建工程量少，施工简便，因而在开发平原地区河道和沿海地区潮汐等水力资源中得到较为广泛的应用。
目前我国自行研制的最大的灯泡贯流式水轮机转轮直径为5.5m，单机出力为15MW。
二、冲击式水轮机
冲击式水轮机的转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已转变成高速自由射流，该射流冲击转轮的部分轮叶，并在轮叶的约束下发生流速大小和方向的急剧改变，从而将其动能大部分传递给轮叶，驱动转轮旋转。
在射流冲击轮叶的整个过程中，射流内的压力基本不变，近似为大气压。
冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式、斜击式和双击式三种。
1．水斗式水轮机
水斗式水轮机，亦称切击式水轮机，如图1-11所示。
从喷嘴出来的高速自由射流沿转轮圆周切线方向垂直冲击轮叶。
这种水轮机适用于高水头、小流量的水电站，特别是当水头超过400m时，由于结构强度和气蚀等条件的限制，混流式水轮机已不太适用，则常采用水斗式水轮机。
大型水斗式水轮机的应用水头约为300～1700m，小型水斗式水轮机的应用水头约为40～250m。
目前水斗式水轮机的最高水头已用到1767m（奥地利莱塞克电站），我国天湖水电站的水斗式水轮机设计水头为1022.4m。
图1-11 水斗式水轮机
2．斜击式水轮机
如图1-12所示，从喷嘴出来的自由射流沿着与转轮旋转平面成一角度的方向，从转轮的一侧进入轮叶再从另一侧流出轮叶。
与水斗式相比，其过流量较大，但效率较低，因此这种水轮机一般多用于中小型水电站，适用水头一般为20～300m。
图1-12 斜击式转轮
（a）转轮；(b)斜击式转轮进水示意图
1—管帽；2—针阀；3—轮叶；
3．双击式水轮机
如图1-13所示，从喷嘴出来的射流先后两次冲击在转轮叶片上。
这种水轮机结构简单、制作方便，但效率低、转轮叶片强度差，仅适用于单机出力不超过1000kW 的小型水电站，其适用水头一般为5～100m。
图1-13 带有闸板阀门的双击式水轮机
1—工作轮；2—喷嘴；3—调节闸板；4—舵轮；5—引水管；6—尾水槽各种类型水轮机及应用水头范围如表1-1所示。
表1-1 水轮机类型及应用水头范围。