02水轮机的基本类型、构造、特性参数及附属部件
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1.水 头
• （1）毛水头
– Hm=EA-EC=Z上-Z下
• （2）水轮机的工作水头– 毛水头源自水头损失=净水头(即水轮机的工作水头)
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1.水 头
• （3）特征水头 ：表示水轮机的运行范围和运行工况。
即水流充满转轮室。
5
反击式水轮机类型
• 1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
– 适用范围：H=30-700 m , 单机容量：几万kW几十万kW
– 适用于高水头小流量电站。
6
三峡水电站 水轮机转轮
7
反击式水轮机类型
• 2. 轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流
出，水流方向始终平行于主轴。
– 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。 – 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进
• 转轮型号为30，水斗式水轮机，卧轴，一根轴上两 个转轮，转轮直径为120cm,每个转轮两个喷嘴，设 计射流直径为10cm。
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四、水轮机的型号及标称直径
• 水轮机型式的代号
水轮机型式 混流式 斜流式
轴流转桨式 轴流调桨式 轴流定桨式 贯流转桨式
代号 HL XL ZZ ZT ZD GZ
水轮机型式 贯流调桨式 贯流定桨式 水斗（冲击）式
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二、冲击式水轮机
• 定义：利用水流的动能来做功的水轮机为 冲击式水轮机。
• 特征： 由喷管和转轮组成。水流以自由水 流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能 (V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转 动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的 一部分，而不是全部
11
冲击式水轮机的类型
• 水斗式
– 特点是由喷泉嘴出来的射流沿圆周切线方向冲 击转轮上的水斗作功。
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答案
• 1.混流式水轮机，转轮型号是220，卧轴，金属蜗壳，转 轮直径为71cm
• 2.表示轴流转浆式水轮机，转轮型号560，立轴，混凝土 蜗壳，转轮标称直径为1130cm
• 3.贯流定桨式水轮机，转轮型号为600，卧轴，灯泡式水 轮机室，转轮标称直径250cm
• 4.表示水斗式(冲击式)水轮机，同一轴上装有2个转轮， 卧轴布置，转轮标称直径为120cm，每个转轮有2个喷嘴， 喷嘴设计射流直径为10cm
– 水斗式水轮机是冲击式水轮机中目前应用最广 泛的一种机型。
• 斜击式：射流中心线与转轮转动平面呈斜 射角度
• 双击式：水流穿过转轮两次作用到转轮叶 片上
– 斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小
型电站
12
13
水斗式水轮机转轮
轮叶 轮盘
14
三、水轮机的工作参数
• 反映水轮机工作状况特性值的一些参数， 称水轮机的基本参数。
• 尾水管的型式
– 直锥形尾水管：结构简单，水力损失小，效率
高，但尾水管较长，适用于小型水电站
– 弯管直锥形尾水管：水力损失大，效率较低，
常用于小型卧轴混流式水轮机 – 弯肘形尾水管：适用于大中型立式机组水轮机
59
60
（二）冲击式水轮机主要过流部件
• 以水斗式水轮机为代表，冲击式水轮机的 主要过流部件有转轮、喷管、折向器、机 壳
– 等流速矩：水流的流速矩不变，即VuR＝常数
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（3）蜗壳的水力计算
• ①金属蜗壳的水力计算
– a）对于进口断面
• • •
断面的面积 断面的半径
Ac
Qc Vc
Qm ax0
360 Vc
从轴中心线到蜗ma壳x 边缘Ac 的 半3径Q6m0aVxc0
– b）对于中间任一断面
Rmax ra 2max
– 混凝土蜗壳：适用于低水头大流量的水轮机。
33
34
35
(2)蜗壳断面尺寸的拟定
• ①主要参数包括：
– A、断面形状：
（a）圆形断面；
（b）梯形断面
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(2)蜗壳断面尺寸的拟定
• ①主要参数包括：
– B 、蜗壳的包角φ0：蜗壳 末端(鼻端)到蜗壳进口断 面之间的中心角。
• a、金属蜗壳：φ0=340º～ 350º,常取345º
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（3）蜗壳的水力计算
• ②混凝土蜗壳的水力计算（自学）
– (1) 求进口断面积；
– (2) 根据水电站具体情况选择断面型式，并确定断面尺寸， 使其A＝Ac
– (3) 选择顶角与底角点的变化规律(直线或抛物线)，以虚线 表示并画出1、2、3…….等中间断面。
– (4) 测算出各断面的面积，绘出：A = f(R)关系曲线。
• 轴流转浆式水轮机，型号440，立轴，混凝土蜗壳， 转轮直径430cm
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四、水轮机的型号及标称直径
• 冲击式水轮机的型号
– 同轴安装的转轮数 + 水轮机型号 + 转轮型号 (比转数)+ 主轴布置型式 + 转轮标称直径(cm)+ 每个转轮上喷嘴数 + 设计射流直径(cm) 2CJ30 —— W—— 120/2×10
斜击式 双击式
代号 GT GD CJ XJ SJ
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四、水轮机的型号及标称直径
• 主轴布置形式和结构特征的代号
名称 立轴 卧轴 金属蜗壳 混凝土蜗壳 明槽式 有压明槽式
代号 L W J H M My
名称 罐式 全贯流式 灯泡式 竖井式 虹吸式 轴伸式
代号 G Q P S X Z
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四、水轮机的型号及标称直径
的尺寸、性能、结构。 – (4) 泄水部件(尾水管):回收能量、排水至下游。
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（一） 混流式水轮机基本构造
• 水流—蜗壳—座环—导叶—转轮—尾水管—下 游
29
1.引水部件
• 水轮机的引水部件又称引水室。
– 作用：引导水流均匀、平顺、轴对称地进入水 轮机的导水机构，并使水流在进入导叶前形成 一定的环流，以提高水轮机的效率和运行稳定 性。
• 5.表示双击式水轮机，转轮型号40，卧轴布置，转轮标称 直径为50cm，转轮轴向长度为40cm。
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五、水轮机的主要过流部件
• 反击式水轮机的主要过流部件
– (1) 进水(引水)部件—蜗壳：将水流均匀、旋转， 以最小水头损失送入转轮。
– (2) 导水机构（导叶及控制设备)：控制工况 – (3) 转轮（工作核心)：能量转换，决定水轮机
• b、混凝土蜗壳： φ0=180º～270º,一般取 180º
37
(2)蜗壳断面尺寸的拟定
• ①主要参数包括：
– C 、蜗壳进口断面的平均流速Vc
• a、金属蜗壳：
K——流速系V数c ，查K图2-H28；
H——水轮机水头，一般以额定水头Hr计算。 • b、混凝土蜗壳：查图2-29
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金属蜗壳进口断面的平均流速流速系数
54
轴流式转轮
（a）转桨式；
（b）定桨式
1－轮毂；
2－转轮叶片 ； 3－泄水锥
55
轴流式水轮机除转轮外，其它部件与混流式相似
56
斜流式转轮 1－刮板接力器；2－操作盘；3－转臂；4－桨叶
57
4.泄水部件——尾水管
• 尾水管的作用是引导水流进入下游河道， 并回收部分动能和势能。
58
4.泄水部件——尾水管
39
• 混凝土蜗壳进口断面的平均流速Vc可由下图查取
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（3）蜗壳的水力计算
• 水力计算的目的:
– 确定蜗壳各中间断面的尺寸，绘出蜗壳单线图， 为厂房设计提供依据。
41
（3）蜗壳的水力计算
• ①金属蜗壳的水力计算 • 计算假设：
– 等流速：各断面沿圆周放心的切向流速Vu不变， 且等于蜗壳进口断面的平均流速Vc。即Vu＝Vc ＝常数
第二章 水轮机的基本类型、 构造、特性参数及附属部件
1
水力机械
•水轮机+发电机： 水轮发电机组
•
功能： 发电
•水 泵+电动机： 水泵抽水机组。
•
功能： 输水
•水 泵+水轮机： 抽水蓄能机组。
•
功能： 抽水蓄能
2
水轮机
• 水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而
带动发电机发出电能的一种机械，是水电 站动力设备之一。
水斗式切击式CJ
冲击式 斜击式XJ
双击式SJ
4
一、反击式水轮机
• 定义：利用水流的势能和动能做功的水轮 机称为反击式水轮机。
• 特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转 轮的水流是连续的，而且在同一时间内， 所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，
30
1.引水部件
• 开敞式：槽中水流有自由水面 • 封闭式：槽中水流无自由水面
开敞式引水室
压力槽式
罐式
31
蜗壳
金属蜗壳
32
(1)蜗壳的功用及型式
• 功用：蜗壳是水轮机的进水部件，把水流 以较小的水头损失，均匀对称地引向导水 机构，进入转轮。
• 型式：
– 金属蜗壳：当H>40m时采用金属蜗壳。其断面 为圆形，适用于中高水头的水轮机
行双重调节（导叶开度、叶片角度)。
8
反击式水轮机类型
• 3. 斜流式：水流经过转轮时是斜向的。转 轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。 常用于抽水蓄能水电站。
9
反击式水轮机类型
• 4. 贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾 斜。不设蜗壳，水流直贯转轮。水流由管 道进口到尾水管出口都是轴向的。适用于 低水头、大流量的河床式和潮汐水电站。
20
四、水轮机的型号及标称直径
水轮机类型及工作参数
第一节水轮机的主要类型自然界有多种能源，其中有很多式可以开发利用的，目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。
其中水能是一种最经济的能源，水能的开发利用已受到越来越多的关注。
我国有着丰富的水力资源，对水能的开发利用已受到社会的广泛关注，对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。
水轮机作为将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机，是水电站中最重要的组成部分。
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1-1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，是现代应用最广泛的一种水轮机。
图1-1 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-2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。
水轮机结构介绍范文
水轮机结构介绍范文水轮机是一种利用水能转换成机械能的机器，是水力发电的重要设备。
其结构由水轮机壳体、水轮机转子、导叶、喷嘴、轴承等组成。
下面将详细介绍水轮机结构。
水轮机壳体是水轮机的外壳，用于固定和保护水轮机内部部件。
其主要材料一般采用钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度。
壳体内部有进水口和出水口，通过这些口进出水流。
壳体还有良好的密封性能，以防止水流泄漏。
水轮机转子是水轮机的核心部件，由转轮、叶轮和传动轮等组成。
转轮是连接水轮机的两轴的中间部件，一般由钢板焊接而成。
叶轮是转子的关键部件，可以将水流的动能转化为机械能。
根据叶轮的结构和特点可分为斜叶轮、直叶轮和半球叶轮等。
传动轮是连接叶轮和发电机的关键部件，用于传递叶轮的转动力矩到发电机。
导叶是水轮机的重要部件，用于调节水流的方向和流速。
根据导叶的类型和结构，可以分为固定导叶和可调导叶。
固定导叶是将水流引导到叶轮上，不可调节水流的流向和流速。
可调导叶可以调节水流的流向和流速，并且可以根据实际情况进行调整，以提高水轮机的效率。
喷嘴是将水流引导到叶轮上的装置，用于控制水流的进入量和速度。
喷嘴一般由金属制成，具有一定的强度和耐腐蚀性能。
通过调节喷嘴的开度，可以改变水流的进入量和速度，以满足水轮机的运行需求。
轴承是支撑和固定转子的重要部件，用于支撑转子的重量和承受转动力矩。
水轮机的轴承一般采用滚动轴承，具有较高的承载能力和转动精度。
在水轮机的运行过程中，轴承需要保持良好的润滑状态，以减少摩擦和磨损，延长轴承的使用寿命。
除了以上介绍的主要部件外，水轮机还包括定子、发电机和控制系统等辅助设备。
定子是固定在水轮机壳体内的部件，用于固定转子和导向水流。
发电机是水轮机的另一个重要部分，用于将水轮机转子的机械能转化为电能。
控制系统是用于监测和控制水轮机运行状态的设备，可以根据实际情况进行调节和控制。
综上所述，水轮机是一种将水能转换成机械能的机器，其结构由水轮机壳体、水轮机转子、导叶、喷嘴、轴承等组成。
(河海大学)水轮机类型、构造及工作原理_水电站
第七页，共83页。
第二节 水轮机的工作参数
参数：水头、流量、功率、效率、转速等
一、水头 Head
EUZUEDpUEZ AD U 2VZ pgU2A DpA D 2V gD 2A 2VgA 2
第八页，共83页。
第二节 水轮机的工作参数
效率 N 100%
N入
N N入 9.81QH (kw)
第二十四页，共83页。
第三节 水轮机的主要类型及其构造
混流式水轮 机的基本构
造
蜗壳 spiral case 座环环 ssttaayyrriningg
导水机构 Distributor 转轮 runner
尾水管 draft tube
第二十五页，共83页。
第三节 水轮机的主要类型及其构造
组成：上环、下环及支柱组成。 作用：支承水轮发电机组的重量及蜗壳上部部
叶片的安放角φ： 一般在-15°~+20° 之间，φ＞0°叶 片往开启方向转动， φ＜0°反之。
安放角
第三十九页，共83页。
轴流式水轮机的特点
第三节 水轮机的主要类型及其构造
3
4
5
叶片转动的操作 机构安装在轮毂 内
轮毂比（轮毂直 径dg 与转轮直 径 D1 的比值）：
0.33~0.55
水轮机转轮室 内壁经常承受很 大的脉动水压力。
第四十五页，共83页。
第三节 水轮机的主要类型及其构造
二、冲击式水轮机 Impulse turbine
水流特征：水流以自由射流的水柱冲击转轮，利用水流动 能使转轮旋转。
型式：
水斗式（Pelton Turbine ）
双击式（ Cross flow turbine） 斜击式（Turgo turbine）
水轮机分类和结构（水电站培训资料）
水轮机分类和结构（水电站培训资料）水轮机分类和结构一、水轮机分类1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。
反击式利用水流的压能和动能，冲击式利用水流动能。
反击式中又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种。
冲击式中又分为水斗式、斜击式和双击式三种。
2、混流式：水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出。
应用水头范围：30m~700m。
特点：结构简单、运行稳定且效率高。
3、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4、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。
水头范围：300~1700m。
适用于高水头，小流量机组。
5、水轮机主轴布置形式分类（1）水轮机按主轴的布置形式又可分为卧式和立式两种（也称横轴和立轴）。
立式布置得水轮发电机分为悬式和伞式两种。
（2）悬式发电机的推力轴承位于发电机转子上部的上机架上或上机架中。
伞式发电机的推力轴承位于转子下部的下机架中，或用支架支承在水轮机顶盖上。
伞式发电机又分普通伞式（其上、下导轴承分别位于上、下机架中），半伞式（只用上导轴承，它布置在上机架中，无下导轴承；我厂机组为此类型）和全伞式（只有下导轴承，它布置在下机架中，无上导轴承）。
二、水轮机主要基本参数1、工作水头H是指水轮机进、出口断面处单位重量水体的能量差，单位是米（m），典型工作水头有以下：（1）最大水头（Hmax）：水轮机运行范围内允许出现的最大净水头。
（2）最小水头（Hmin）：水轮机运行范围内允许出现的最小净水头。
（3）设计水头（H设）：水轮发电机组发出额定功率时的最小水头。
2、流量Q是指单位时间内，通过水轮机某一既定过流断面的水量，单位是立方米/秒。
3、出力N是指水流在单位时间内所做的功（功率），其大小与水轮机的水头，流量有关，单位为千瓦。
水轮机
目录第一节水轮机的主要类型第二节水轮机的工作参数第三节水轮机的型号第四节水轮机的装置型式第五节水轮机发展综述第一章水轮机的主要类型、构造第一节水轮机的主要类型自然界有多种能源，其中有很多式可以开发利用的，目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。
其中水能是一种最经济的能源，水能的开发利用已受到越来越多的关注。
我国有着丰富的水力资源，对水能的开发利用已受到社会的广泛关注，对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。
水轮机作为将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机，是水电站中最重要的组成部分。
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1-1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，是现代应用最广泛的一种水轮机。
图1-1 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-2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。
(河海大学)水轮机类型、构造及工作原理_水电站
米
示 ）
竖井式
S
）
虹吸式
X
轴伸式
Z
第四节 水轮机的型号
二、冲击式水轮机的型号
2 CJ 20 – W - 120 / 2×10
一根轴上装的转轮数 水轮机型号 转轮型号
主轴布置型式 转轮标称直径（厘米） 每个转轮上的喷嘴数 设计射流直径（厘米）
关于转轮直径D1的规定
混流式 转轮进口边的最大直径
轴流式 斜流式 冲击式
3 贯流式（ Tubular turbine ）
水流特征：从流道进口到尾水管出口 均沿轴向（没有蜗壳）
适用水头：1~40m 叶片：定浆或转浆 单机容量：几kW~几万kW 效率：90~92%
第三节 水轮机的主要类型及其构造
灯泡贯流式水轮机 Bulb tubular turbine
❖ 水流基本沿轴向、 不转弯
第一章 水轮机类型及构造
知识要点：水轮机的型号，反击式、冲击式、可逆式
等水轮机的类型、结构以及对厂房结构布置影响。水 流在转轮中的运动、基本方程、能量损失、水轮机的 最优工况；水轮机的气蚀、吸出高度和安装高程。
重点难点：各种类型水轮机的特点、结构及其对厂房
结构布置的影响；速度三角形的概念；水轮机基本方 程的物理意义；水轮机的能量损失及其最优工况。
1
叶片转动轴线 与水轮机主轴 成45 ～ 60° 的锥角，叶片 数 8~12片。
2
转轮叶片 操作机构
注意
当由于轴向水推 力和温度变化等 引起水轮机轴向 位移时，其叶片 不得与转轮室内 壁接触。
第三节 水轮机的主要类型及其构造
二、冲击式水轮机 Impulse turbine
水流特征：水流以自由射流的水柱冲击转轮，利用水 流动能使转轮旋转。
水轮机概述
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
轮叶
水
斗
式
水
轮
轮盘
机 转
轮
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
斜 击 式 水 轮 机 转 轮
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
双击式水轮机转轮
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
水轮机的主要类型及其构造
水轮机
反击式 冲击式
混流式 轴流式 斜流式 贯流式
水斗式 双击式 斜击式
轴流定浆式
轴流转浆式
全贯流式
灯泡式
半贯流式
轴伸式
竖井式
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
(一)、反击式水轮机 (reaction water turbine)
➢定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机
水轮机
反击式 冲击式
混流式 轴流式 斜流式 贯流式
水斗式 双击式 斜击式
轴流定浆式
轴流转浆式
全贯流式
灯泡式
半贯流式
轴伸式
竖井式
水轮机的主要类型及其构造--基本构造
1、反击式水轮机的主要组成部件： (1) 进水(引水)部件—蜗壳：使水流均匀、旋转，以最小水头损失送入转轮室。 (2) 导水机构（导叶及控制设备)：控制工况。 (3) 转轮（工作核心)：能量转换，决定水轮机的尺寸、性能、结构。 (4) 泄水部件(尾水管)：回收能量、排水至下游。 2、冲击式水轮机的主要组成部件：喷管，转轮，折流器，机壳，射流制动器等 组成。
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
冲 击 式 水 轮 机 运 行 中
水轮机的主要类型及其构造--主要类型
第1章水轮机的主要类型及结构优秀课件
在实际应用中，功率通常用kW表示： 所以
把水轮机的出力与其输入功率的比值 称为水轮机的效率，用η表示：
则
四、工作力矩与转速
水轮机的出力使主轴旋转作功，因而出 力亦可用旋转机械运动的公式来表达：
水轮机的转速和发电机的转速相同并符合标 准同步转速，即应满足下列关系式：
所以
第二节 水轮机的主要类型
水轮机的转轮是将水流能量转换为旋转机械 能的核心部分，当忽略其间的水力损失时可用下 式表示：
二、轴流转桨式水轮机
图1—20是轴 流转桨式水轮机的 立面结构图，可以 看出除转轮和转轮 室以外，其他部分 均与混流式水轮机 相类似。
三、斜流式 水轮机的构造
四、灯泡贯流式水轮机的构造
灯泡贯流 式水轮机的构 造，如图1- 8 所示这种水轮 机即是一没有 蜗壳的、卧式 装置的轴流转 桨式水轮机。
3．双击式水轮机
双击式水轮机 如图1—J1所示，其 特点是由喷嘴出来 的射流首先从转轮 外缘冲击叶片，接 着水流又自内缘再 一次冲击叶片，它 的适用水头范围为 5～80m。
现将各类水轮机归纳简述如下：
水轮机
反击式 冲击式
混流式 轴流式 斜流式 贯流式
水斗式 斜击式 双击式
轴流定桨式 轴流转桨式 全贯流式 灯泡式 半贯流式 轴伸式
1．混流式水轮机
混流式水轮机，如图1-2所示，水流流经转轮 时，以 辐向从四 周进入转 轮而以轴 向流出转 轮，故称 为混流式 水轮机。
2．轴流式水轮机
轴流式水轮机，如图1—3所示，这种水轮机的水流 在进入转轮之 前，流向已经 变得与水轮机 主轴中心线平 行，因此水流 在经过转轮时 沿轴向进入而 又依轴向流出， 所以称为轴流 式水轮机。
二、冲击式水轮机
2水轮机概述2
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空蚀造成的危害
使过流部件机械强度降低，严重时整个部件受到 破坏。
增加过流部件的糙率，水头损失加大，效率降低，
流量减小，出力下降。
机组产生振动，严重时造成厂房振动破坏。
缩短了机组检修的周期，增加了检修的复杂性。
对中、低水头水轮机，能量损失主要发生在尾水
管和转轮内，一般α2略小于90°时，效率较高，
可以避免尾水管内脱流，运行稳定，空蚀性能好。
水轮机在最优工况运行时，不但效率高，而且稳 定性和空蚀性能也好。因此，在实际运行中，水 轮机的运行工况范围均有一定限制。
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三、出力与效率 1. 出力(水轮机的输出功率)N： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：
N w QH 9.81QH
水轮机的输出功率：N N w 9.81 QH 2. 效率： η=N/Nw ， 一般η=80%~95%
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四、工作力矩和转速
水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达 2n N M M 9.81QH 60 M——主轴力矩; ω——水轮机旋转角速度， n ——转速，n=3000/p p ——发电机磁极对
额定转速n：正常情况下机组的转速保持为固定
水轮机的空化与空蚀
水轮机的空蚀系数 反击式水轮机发生空蚀破坏的根本原因是过流通道中出现 了p<pb的情况，因此防止空蚀的措施是限制p的降低，使 p≥pb。 影响水轮机效率的主要原因是翼型空蚀，所以衡量水轮机
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第一章-水轮机的类型构造及工作原理PPT课件
优点：水力损失小，过流量大，结构紧凑。 半贯流式： 轴伸式、竖井式、灯泡式。
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冲击式水轮机
定义：利用水流的动能来做功的水轮机。 工作原理：利用特殊的导水装置，将高压水流变为
发电机
天然水能
可利用水能
旋转机械能
电能
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水能
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河段水流的出力
N
E t
rwH12
1 t
rQH12
从这个式子可以看出： 水头和流量是构成水能的两个基本要素，它们是水 电站动力特性的重要特征。
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水 轮 发 电 机 组
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水轮发电机组
第一章 水轮机的类型、构造及工作原理
第一节 水轮机主要类型 第二节 水轮机工作参数 第三节 水轮机的基本构造 第四节 水轮机型号 第五节 水流在反击式水轮机转轮中的运动 第六节 水轮机的基本方程式 第七节 水轮机效率及最优工况
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本节课教学内容及教学要求
1 水轮发电机组的基本概念
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水头 40—80m
60—130m
120—200m
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贯流式水轮机
➢ 水流特点：转轮区水流轴向流入，轴向流出； ➢ 结构特点：水轮机主轴装置成水平或倾斜（卧式布置）；
不设蜗壳，水流直贯转轮；
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贯流式