水轮机基本知识问答

水轮机基本知识问答

1． 什么是水轮机？

答：一种将水能（包括水流的位能、压能和动能）转变为旋转机械能的动力机械。它和发电机共同构成水轮发电机组。

2． 水轮机的主要工作参数工作水头H 、流量Q 、出力N 、效率 、转速n 是怎样定义的？

答：⑴水轮机工作水头H ，是指水轮机进口断面（通常指涡壳进口断面）与水轮机出口断面（通常指尾水管出口断面）的单位能量差，单位为m 。它的大小表征水轮机利用水流单位能量的多少，影响水电站的开发方式、机组类型和经济效益。它有如下几个特征水头值：

①水轮机的设计水头Hr ，是水轮机按额定转速运转时发出额定出力所必需的最小水头。

②水轮机的最大水头H m ax ，是水轮机运行中允许的最大工

作水头。

③水轮机的最小水头H m in ，是保证水轮机稳定运行的最小

工作水头。

⑵水轮机流量，是指单位时间内通过水轮机的水流体积,单位为s m 3。

⑶①水流出力N s ，是指具有一定水头和流量的水流输入给水

轮机的功率，N s =)kw (QH 81.9。

②水轮机出力N ，是指单位时间内水轮机主轴所输出的功

率，单位为kw。

③水轮机效率η，是指水轮机对水能的有效利用率，

η=N

N。

S

⑷水轮机转速n，是指水轮机在单位时间内旋转的次数，单位

r。

为min

3．水利机标称直径D1是怎样规定的？

答：⑴混流式水轮机D1是指转轮机叶片进水边的最大直径。

⑵轴流式和斜流式水轮机D1是指叶片旋转中心线与转轮室

表面相交处的转轮室内径。

⑶水斗式水轮机D1是指转轮与射流中心线相切处的节圆直

径。

4．水轮机分为几大类型？反击式水轮机又分为几种型式？其相应的特点怎样？

答：根据水流能量转换的特征不同，把水轮机分为两大基本类型：

⑴反击式水轮机：利用水流的势能（位能和压能）和动能的

水轮机。

⑵冲击式水轮机：只利用水流动能的水轮机。

反击式水轮机按水流流经转轮的方向及结构特征不同，又分为

⑴混流式水轮机（代表符号HL）：水流径向进入转轮，经旋

转改变方向，然后转为轴向流出。一般应用在中高水头电

站。

⑵轴流式水轮机（代表符号ZL）：水流进入和流出这种水

轮机的转轮时，都是轴向的。根据叶片在运转中能否转动，

又分为：

①轴流定浆式水轮机（代表符号ZD）：转轮叶片固定不动。

一般应用于水头和负荷变化幅度较小的低水头电站。

②轴流转浆式水轮机（代表符号ZZ）：其叶片可绕轮叶轴

线旋转，根据负荷变化导叶与轮叶可以按一定协联关系

而饶自身轴转动，以适应水流情况，保持效率变化不大。

一般应用在负荷变化较大的低水头电站。

⑶斜流式水轮机（代表符号XL）：水流流经转轮叶片时是倾

斜与轴线某一角度的方向，叶片可以转动，在水头和负荷

变化较大时，也能保持较高效率。一般应用在抽水蓄能电

站中。

⑷贯流式水轮机（代表符号GL）：一种流道呈直线状的卧轴

水轮机，水流经水轮机时，是沿轴向“直贯”通过。其结

构和特性与轴流式相近，一般应用在潮汐电站中。

5．反击式水轮机的主要过流部件有哪些？它们又分为哪些类型？

答：反击式水轮机的主要过流部件有四个：

⑴引水部件（引水室）：引导并集中水流流入转轮的部件。它

按其特征又分为涡壳式（有金属涡壳和混疑土涡壳之分。

一般在水头大于40m采用金属涡壳，小于40m采用混疑土

涡壳）、明槽式、罐式、灯泡式、竖井式、虹吸式、、轴伸

式，常用的为前三种，后四种一般应用在贯流式水轮机中。

⑵导水部件：使流入转轮的水流具有所需要的速度方向和大小的导向部件。其按导叶轴的位置和水流流经导叶的方向不同又分为三种型式：

①径向式导水部件：导叶轴位于同一个圆柱面上，水流流经

导叶的方向是径向的。一般应用在混流式和轴流式水轮机中。

②轴向式导水部件：导叶轴位于圆盘上，水流流经导叶的方

向是轴向的。一般应用在贯流式水轮机中。

③斜向式导水部件：导叶轴位于圆锥面上，水流流经导叶的

方向是倾斜主轴方向。一般应用在贯流式和斜流式水轮机中。

⑶工作部件：把引入转轮的水流的水能转换为转动刚体机械能的能量部件。其按水流流经转轮轮叶的方向不同又分为三种型式：

①混流式转轮。

②轴流式转轮，它又分为轴流定浆式转轮和轴流转浆式转

轮。

③斜流式转轮。

⑷尾水管：将转轮流出的水流引向下游，并利用其余能的泄水

部件。其按结构形状分为两类：

①直锥形尾水管：一般应用在小型水电站中。

② 弯肘形尾水管：一般应用在大型水电站中。

6．水轮机型号编制规则是怎样的？

答：⑴水轮机产品型号由三部分组成，各部分之间用“-”分开。

⑵型号的第一部分，由水轮机型式及转轮型号组成。①水轮机型式用两个汉语拼音字母表示，其型式代号见表6-1；

在水轮机型式代表符号后加“N ”表示可逆式水力机械。

②转轮型号用阿拉伯数表示，它代表该水轮机转轮的特征

比转速。

⑶型号第二部分，由两个汉语拼音字母组成，前一个表示主轴布置形式，见表6-2；后一个表示引水室结构特征，见

表6-3。

⑷型号第三部分，由水轮机标称直径D 1（以cm 表示）组成；

对水斗式水轮机，型号第三部分表示为：

设计射流直径

喷嘴数作用在每一个转轮上的轮的标称直径 水轮轮机转；水斗式水轮机有时在同一轴上装有一个以上转轮，转轮的数目表示在

水轮机符号的前面。