混流式水轮机结构及发电原理
水轮发电机组基础知识培训
2.5 混流式水轮机的导水机构： 导水机构由导叶、导叶传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）、接力器、顶盖、底 环及轴承组成。 作用：①、当机组的负荷发生变化时，用来调节进入水轮机转轮的水量，改变水轮机的出 力，使其与水轮发电机的电磁功率相应。 ②、正常与事故停机时，用来截断水流，使机组停止转动。 ③、水轮机运行时，使水流按有利的方向均匀地流入转轮。
1.2.2 流量： 单位时间内通过水轮机的水流体积称为流量，其代表符号为Q，单位为m³ /s. 1.2.3 出力和效率： 单位时间内水轮机主轴所输出的功称为水轮机的出力。又可以称为功率，用N表示，单 位用KW表示。 eg：具有一定水头和流量的水流通过水轮机时，水流的出力为： Ns=9.81QH（kw） 但水轮机不可能将水流的出力全部转换和输出，由于水轮机在能量转换的过程中，会 产生一定的损耗，因此水轮机的出力必然小于水流的功率。 水轮机的出力N与水流的功率Ns之比，称为水轮机的效率，用η表示，即 η=N/Ns （%） 由上可得出，水轮机的出力又可写成: N=Nsη=9.81QHη (kw)
1.3 水轮发电机的分类和型号： 1.3.1 水轮机的类型：
水流的压力能转 变为机械能
水轮机
水流的高速射流动能 转变为机械能
反击式水轮机
斜流式
贯流式
冲击式水轮机
混流式
切击式 双击式
轴流式
斜击式
1.3.1.1
反击式水轮机类型：
①、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，大、中、小 型高水头电站 。
水流
水流
斜流式水轮机
1.3.1.2
冲击式水轮机类型：
①、切击式（水斗式）水轮机：结构简单，射流在转轮旋 转平面之内。用于水头大于100m的中、小型高水头小流量 电站。
混流式水轮机原理与运行pdf
混流式水轮机原理与运行pdf
混流式水轮机是一种常见的水力发电设备，它利用水流能量转化为机械能，驱动发电机发电。
下面是混流式水轮机的原理和运行过程：
1. 原理：
混流式水轮机是通过水流在转轮上产生旋转力矩而驱动转子转动的。
它的转子由叶片和导水环组成。
当水流进入水轮机的导水管道后，经过导水环引导进入叶片之间的转子空间。
水流在叶片上产生冲击和流体动压力，使叶片受到水流的作用力而旋转。
最后，通过转轮上的轴将旋转动能传递给发电机，产生电能。
2. 运行过程：
混流式水轮机的运行过程主要包括以下几个步骤：- 水流进入导水管道：水流从水库或河流等水源进入水轮机的导水管道。
- 经过导水环引导水流：水流进入导水管道后，通过导水环的引导，进入转子空间。
- 叶片接收水流冲击：水流进入转子空间后，叶片将受到水流的冲击力和动压力。
这些力使得叶片受力不均匀，从而产生旋转力矩。
- 转子旋转传递能量：叶片受到水流作用力后，转子开始旋转。
旋转的转子将机械能传递给发电机，
驱动发电机产生电能。
- 水流排出：在旋转过程中，水流的动能会逐渐转化为机械能和电能。
最后，水流从水轮机的出水口排出，回归水源。
通过这个过程，混流式水轮机将水流的动能高效地转化为电能，实现了水力发电。
以上是混流式水轮机的原理和运行过程的简要介绍。
混流式水轮机的具体设计和工作参数会根据实际的水流情况和发电需求进行调整。
混流式水轮机结构
混流式水轮机结构一、混流式水轮机的结构1.水轮机壳体：水轮机的壳体通常由钢板焊接而成，具有良好的密封性能。
壳体内部还设有轮道导汤管，用于引导水流。
2.导叶环：导叶环是安装在水轮机壳体内部的一个环形零件，其内部安装有一系列可调节的导叶叶片。
导叶环通过调节导叶叶片的开度，可以控制水流的流量和流速，从而实现对水轮机的调节。
3.导叶叶片：导叶叶片是水轮机中起导流作用的重要零件，通过调整导叶叶片的开度，可以改变出口流速和角度，从而控制水流对转子的冲击力，使得水轮机可以在不同水头和流量条件下工作。
4.转子叶片：转子是水轮机的关键部件，一般由多个对称的叶片组成。
转子叶片通过受到水流的冲击力，转动驱动轴，带动发电机发电。
5.出口导肋：在转子后部有一系列环形的导肋，用于引导从转子上流出的水流，增加水流的压力。
二、混流式水轮机的工作原理1.进水过程：水流由上游引导进入水轮机壳体，进入导叶环。
导叶环的导叶叶片控制水流的进入角度，使水流与转子叶片相互作用。
2.冲击转矩产生：水流受到转子叶片的反作用力，产生冲击力，使转子叶片转动。
3.转动传动：转子叶片的转动通过轴传递给发电机，驱动发电机转动，产生电能。
4.出水过程：水流经过转子和导肋等零部件后，通过出口排出。
出口导肋的作用是引导水流，增加水流的压力。
三、混流式水轮机的优点1.区域适用性强：混流式水轮机适用于中高水头和中小流量的水力发电站，适用范围广，兼容性强。
2.转速稳定：混流式水轮机的转速较稳定，工作平稳可靠。
3.效率高：混流式水轮机的效率较高，能够充分利用水能。
4.运维成本低：水轮机壳体结构简单，维护和维修成本相对较低。
综上所述，混流式水轮机是一种常见并且应用广泛的水轮机结构。
其结构主要由水轮机壳体、导叶环、导叶叶片、转子叶片和出口导肋等零部件组成，通过控制导叶叶片的开度和角度，实现对水流的调节。
混流式水轮机通过水流对转子的冲击力，带动转子转动，驱动发电机发电。
混流式水轮机具有区域适用性强、转速稳定、效率高和运维成本低等优点，在水力发电领域发挥着重要的作用。
多种水轮发电机组结构原理
龙滩水电站尾水管施工
混流式水轮机转轮
上冠 下环 泄水锥 翼型扭曲叶片 (12~21片) 止漏环(迷宫环) 减压装置
轴流式水轮机转轮
•轴流式水轮机的转轮是由轮毂、轮叶和泄水锥三部分组成。在轮毂四周按悬臂方式安装轮叶，轮叶是扭曲 面。边缘薄，根部厚，外形类似螺旋桨。轮叶数目按工作水头大小而定，工作水头较低，轮叶数较少；反 之，较多。一般为3～8片
1—导叶；2—叶片；3—轮毂
反击式（Reaction Hydraulic Turbine） 轴流式：轴向进流，轴向出流 axial flow turbine, Kaplan turbine
1
4
2
4
3
5
1－导叶；2－叶片；3－轮毂 4－蜗壳；5－尾水管
反击式水轮机 ❖ 斜流式水轮机 ❖ 水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动，其转轮叶片大多做成可转的形式。 ❖ 适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40~200m。
➢
③根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力；
➢
④关机时截断水流。
导水机构（distributor ）
➢ 组成：导叶和传动机构。 ➢ 导叶：导水机构的主体，由导叶体和导叶轴两部分组成。上下端分别固定在底环和顶盖上，为流
线形。 ➢ 传动机构：由控制环、连杆、转臂三部分组成，用于传递接力器操作力矩，使导叶转动，改变导
引水部件—蜗壳和座环
蜗壳 以沿水流方向过水断面的面积逐渐减小的蜗形流道，紧紧围住导水机构，使水流进入导水机构具有一定的
旋转环量 。并基本保证水流的对称、均匀性，从而提高效率。
三峡电站的一台机组蜗壳，由高强度钢板卷制焊接而成，与大坝引水管相连，蜗壳中间是座环及固 定导叶。
混流式水轮机工作原理
混流式水轮机工作原理
混流式水轮机是一种常见的水力发电设备，工作原理是利用水的流动能量来驱动水轮机转动，进而产生电能。
混流式水轮机的工作原理可以分为进水、转动和发电三个阶段。
在进水阶段，水流通过进水管道进入水轮机，形成一股高速旋转的水流。
进水管道通常位于水库或河流上游，通过调节进水量和进水压力，可以控制水轮机的转速和发电功率。
接下来，在转动阶段，水流进入水轮机的转轮，水流的动能转化为转轮的动能。
转轮通常由多个叶片组成，水流的冲击力使得叶片产生一个转动力矩，使得转轮开始旋转。
转轮的转动是由水流的动能转化而来的，所以水轮机也是一种能量转换装置。
在发电阶段，转轮的转动通过轴连接到发电机，转动的力矩转化为电能。
发电机内部有一个转子和一个定子，转子由转轮带动转动，定子则固定不动。
当转子旋转时，磁场也随之旋转，导致定子中的线圈产生感应电动势，从而产生电流。
这样，水轮机的机械能被转化为电能，供应给电力系统使用。
混流式水轮机的工作原理相较于其他水轮机类型具有一些优势。
首先，由于水流在进入转轮之前经过导向叶片的引导，水流与叶片的角度更接近，使得水流能够更充分地利用叶片的动能。
其次，混流式水轮机的转速相对较高，可以更好地适应水流条件的变化。
此外，
混流式水轮机的结构简单，维护方便，成本相对较低。
总结起来，混流式水轮机的工作原理是通过水的流动能量驱动转轮转动，进而产生电能。
在进水、转动和发电三个阶段，水流的动能逐步转化为转轮的动能，最终转化为电能。
混流式水轮机具有结构简单、维护方便和成本较低等优势，是一种常见的水力发电设备。
混流式水轮机的结构与工作原理分析
混流式水轮机的结构与工作原理分析引言：混流式水轮机是一种常见的水力发电设施，利用水流的动能将其转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
本文将对混流式水轮机的结构和工作原理进行详细分析。
一、混流式水轮机的结构混流式水轮机由以下几个主要部分组成：1. 水轮机框架：水轮机框架承载着整个水轮机的结构，并将水轮机与发电机连接在一起。
2. 水泵：混流式水轮机的入水部分是一个水泵，用于将水引入水轮机。
3. 水轮机转子：水轮机转子是整个水轮机的核心部件，主要负责将水流的动能转化为机械能。
4. 水轮机导叶：水轮机导叶位于水轮机转子的周围，通过控制导叶角度来控制水流的流向和流量。
5. 水轮机叶片：水轮机叶片是水轮机转子上的可调叶片，用于改变水流通过叶片时的流向和速度。
6. 发电机：发电机是将水轮机转子输出的机械能转化为电能的设备，通过电磁感应原理生成电能。
二、混流式水轮机的工作原理混流式水轮机的工作原理可以分为下面几个步骤：1. 水的引入：水首先通过水泵被引入混流式水轮机。
2. 水的控制：水流经过水轮机导叶时，导叶角度的调整可以改变水流的流向和流量。
通过控制导叶的开度，可以控制水流进入水轮机转子的形式，从而实现对水轮机的输出功率的控制。
3. 动能转换：当水流通过水轮机转子的叶片时，水流的动能被转化为机械能。
水轮机叶片的形状和数量会影响到水流通过叶片时的流向和速度，从而影响机械能的转化效率。
4. 电能产生：水轮机转子输出的机械能被传递给发电机，发电机通过电磁感应原理将机械能转化为电能。
电能可以进行输送和利用，供给电网或者使用在其他需要电力的设备中。
三、混流式水轮机的特点和应用混流式水轮机具有以下特点和应用：1. 宽广调功范围：混流式水轮机适用于水头较高的水流，工作范围较宽，可以根据需要调整输出功率。
2. 节能环保：由于混流式水轮机可以更好地利用水流的动能，相对于传统的水轮机具有更高的转化效率，可以节约水资源，减少对环境的影响。
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。
卧式混流式水轮机结构
卧式混流式水轮机结构
卧式混流式水轮机是一种混合式水轮机，它将混合式水轮机
的优点和卧式水轮机的优点结合起来，具有较高的效率和较低的
成本。
它的结构由水轮机本体、水轮机轴、水轮机壳、水轮机叶轮、水轮机控制装置和水轮机排水装置组成。
水轮机本体是水轮机的主要部件，它由水轮机轴、水轮机壳、水轮机叶轮等组成。
水轮机轴是水轮机的核心部件，它由轴承、
轴套、轴瓦、轴箱等组成，负责传递动力。
水轮机壳是水轮机的
外壳，用于保护水轮机内部的部件，并防止水轮机受到外界的污染。
水轮机叶轮是水轮机的主要部件，它由叶轮、叶轮轴、叶轮
轴承等组成，负责将水的动能转化为机械能。
水轮机控制装置是水轮机的重要部件，它由控制器、控制阀、控制齿轮等组成，负责控制水轮机的运行状态。
水轮机排水装置
是水轮机的重要部件，它由排水管、排水阀、排水泵等组成，负
责将水轮机产生的热能排出。
卧式混流式水轮机具有较高的效率和较低的成本，是一种非
常有效的水轮机。
它的结构简单，维护方便，可以满足不同的应
用需求，是一种非常受欢迎的水轮机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大型焊接金属蜗壳
金属蜗壳
的作用：为 流体的流动 起到导向作 用；将液体 动能转换为 静压能。
导水机
构的作用： 调节流量， 开关水轮机， 调节水流环 量。
导水机构实物图
四.混流式水轮机工作原理
综上所述，三峡水轮机组采 用的混流式水轮机是一种结构简 单，制造安装方便，运行可靠， 且有较高的效率和较低的空蚀系 数的反击式水轮发电机。混流式 的过流过部件：蜗壳导水机构 转轮尾水管。
2020/3/31
三峡水电站安装的32台70万千瓦 水轮机组是目前世界上出力最大、 尺寸最大的混流式水轮发电机组。 大型水轮发电机组是水电站核心设 备，也是制造难度最高的顶尖工业 产品之一，涉及众多复杂加工技术。 长期以来，核心技术一直为少数发 达国家所垄断。
三.混流式水轮发电机结构
不同形式的混流式水轮机
大中型水轮机组一般采用金属
蜗壳，其主要作用是为流体的流动 起到导向作用，将液体动能转换为 静压能。导水机构中的活动导叶倾 角可调，其主要作用是调节流量， 开关水轮机，调节水流环量。
谢 谢！
2020/3/31
美国大古力水电站
水轮机由古代的水轮、水
车演变而来，其工作流程为上 游水库中的水经大坝引水管， 流入坝体下方发电厂房的蜗壳、 导水机构及水轮机转轮中，将 势能转化为推动转轮叶片旋转 的动能。转轮通过主轴与发电 机转子联轴，带动转子旋转并 切割发电机定子磁力线圈，利 用电磁感应原理在发电机线圈 中产生高压电，再经过变压器 升压通过输电线路将电力输出 到电网中。水轮机中作完功的 水则通过大坝尾水管排向下游。
三峡大坝水轮机发电原理
2020/3/31
汇报人： 刘宝 张文辉 吕九九 赵俊伟
指导教师：赵静一
2012.6.27
讲述内容
一.水力发电简介 二.三峡水轮机组简介 三.混流式水轮机结构 四.混流式水轮机工作原理
2020/3/31
一.水力发电简介
中国长江三峡水电站
水力发电是利用河川、湖
泊等位于高处具有位能的水流 至低处，将其中所含之位能转 换成水轮机之动能，就是利用 流水量及落差来转动水涡轮。 再藉水轮机为原动机，推动发 电机产生电能。因水力发电厂 所发出的电力其电压低，要输 送到远距离的用户，必须将电 压经过变压器提高后，再由架 空输电路输送到用户集中区的 变电所，再次降低为适合于家 庭用户、工厂之用电设备之电 压，并由配电线输电到各工厂 及家庭用户。
混流式水轮机是
反击式水轮机的一 种，其应用水头范 围很广，从 20~700m水头均可 使用。它结构简单， 制造安装方便，运 行可靠，且有较高 的效率和较低的空 蚀系数。
2020/3/31
混流式水轮发电机立体结构图
混流式的过流过部件：蜗壳 导水机构转轮尾水管。大 中型机组一般采用金属蜗壳，导 水机构一般采用径向式导水机构 转轮一般有6—12叶片，大中型 机组一般采用弯肘式尾水管。在 混流式水轮机中，水流通过蜗壳 的导流作用径向流入导水机构， 将液体动能转化为静压能，再通 过叶片将静压能转换为转子的动 能，水流最后轴向流出转轮。
二.三峡水轮机组简介2020/3/31三峡水电站是目前世界最大
的水电站，这里安装着世界最大
的水轮发电机组。在三峡泄洪坝
两侧底部的水电站厂房内，共安 装有32台70万千瓦级水轮发电机 组；其中左岸厂房14台，右岸厂 房12台，右岸地下厂房6台，另 外还有2台5万千瓦的电源机组， 总装机容量2250万千瓦；相当于 20座百万千瓦级核电站，比巴西 伊泰普水电站多了850万千瓦。 左岸厂房和右岸厂房已建成投产 的26台机组，日均发电量3.3亿度， 满负荷运行可达4亿度，年发电 量近1000亿度，约占全国发电量 的33分之一。
混流式水轮机简图
在混流式水轮机中，水流通过蜗
壳的导流作用径向流入导水机构，将 液体动能转化为静压能，再通过叶片 将静压能转换为转子的动能，转轮通 过主轴与发电机转子联轴，带动转子 旋转并切割发电机定子磁力线圈，利 用电磁感应原理在发电机线圈中产生 高压电，再经过变压器升压通过输电 线路将电力输出到电网中，水流最后 轴向流出转轮。
2020/3/31
巴西伊泰普水电站
利用天然水流为资源。水
力发电则系利用筑坝蓄水，昼 夜取舍，不尽不竭，既便利又 为经济。故近五十年来，世界 各国发电，多由火力侧重于水 力，都在努力开发水力资源。 美国全国发电量最初用火力者 在百分之八十以上，至目前为 止，水力已占将及半数，由此 可见开发水力之重要。而在燃 料缺乏之国家，如瑞士、意大 利等国，更须大量开发水力发 电，以补其缺。