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1、动能 水轮 发电机水流能量 机械能 电能势能 水泵 电动机水 水轮机+发电机 水轮发电机组。功能：发电轮 水 泵+电动机 水泵抽水机组。功能：输水机 水 泵+水轮机 抽水蓄能机组。功能：抽水蓄能本篇重要内容：水轮机(turbine)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。研究的目的是充分利用水能资源，为厂房布置设计作准备。第一章 水轮机的主要类型、构造及其工作原理1.1 水轮机的工作参数(working parameters)一、基本概念水流经引水道进入水轮机，由于水流和水轮机的相互作用，水流便把自己的能量传给了水轮机，水轮机获得能量后开始旋转作
2、功。水流流经水轮机时，水流能量发生改变的过程水轮机的工作过程。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。由水能出力公式: N=9.81QH 可知，其基本参数包括：工作水头 H、流量Q、出力 N、效率 ，此外还有工作力矩 M、机组转速 n。二、工作水头(working head)如图所示，AA 为引水道进口，BB 为水轮机进口，CC 为尾水管出口，DD 为尾水渠。根据能量方程可以推导出：1、 水电站的毛水头(nominal productive head)Hm=EA-EC=ZA+HA=Z 上 Z 下2 、水轮机的工作水头(working head)HG=EB- - ED=HM- h
3、A-B毛水头 - 水头损失=净水头( 即水轮机的工作水头)3 、特征水头(characteristic head)水轮机的工作水头随上下游水位而变化，因此提出特征水头的概念，用于表示水轮机的运行工况和运行范围。特征水头一般由水能规划计算确定。最大工作水头：Hmax=Z 正 Z 下 minhA-BZ 正为上游正常设计水位，Z 下 min 为下游最低水位，一般取一台机组发电时下游水位。最小工作水头:Hmin=Z 死 Z 下 maxhA-B Z 死 为上游死水位，Z 下 max 为下游最高水位，一般取全部机组发电时的下游水位或汛期下泄安全泄量时的水位。设计水头(计算水头)H r水轮机发额定出力时的最
4、小水头，一般由设计者根据电站情况确定。平均水头:HCP=Z 上 CPZ 下 CP 即上下游平均水位差。三、流量(flow quantity)单位时间内通过水轮机的水量 Q(m3/s)。Q=f(H，N)Q 随 H、N 的变化而变化，H、N 一定时，Q 也一定，当 H=Hr、N=N 额时，Q 为最大。四、出力与效率(output and efficiency)1 出力 N： 指水轮机轴传给发电机轴的功率(输出功率)。水轮机的输入功率(水流传给水轮机的能量)为：(kW)。水轮机的输出功率：。2 效率： =N0/NI100%一般 =80%95%。 蜗壳座环导叶 转轮尾水管下游1、蜗壳蜗壳的作用是使水流
5、产生圆周运动，并引导水流均匀地、轴对称地进入水轮机。2、座环：位于导水叶的外围。由上、下环和立柱组成 作用：水轮机的骨架，承受机墩及伟来的荷载，并伟到下部基础；支承活动导叶；断面设计：流线形，保证强度、刚度。数目为活动导叶的一半。3、导水机构：作用： 根据机组负荷变化，调节水轮机流量，改变出力；引导水流按切向进入转轮，形成速度矩；组成： 导水叶及其轴、调速器、接力器（转臂、连杆、控制环)1)、导水叶 ：导水机构的主体，上下端分别固定在底环和顶盖上，为流线形。作用：改变导叶开度以改变流量。导叶转动是通过调速成器和接力器来实现的。导叶参数：导叶数、高度、开度(2)、调速器(3)、接力器4、转轮：
6、水能机械能组成：轴、上冠、叶片、下环、止漏环、泄水锥 5、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。二、 轴流式水轮机的构造轴流式水轮机除了转轮外，其它部件均与混流式相似。1、轴流式水轮机特点：(1)、转速高，当 H，N 相同时，是混流式的2倍，尺寸较小。(2)、转轮叶片可以转动（双调） ，H、N 变化时，水轮机具有较高的效率。2、转轮构造：（轴流转浆式多用于低水头大流量大型电站）组成：叶片、轮毂、主轴、泄水锥、转动机构叶片 ：表面为曲面，断面为翼形，根部厚，边缘薄以承受水流作用的抟矩。叶片数目：与 H 大小有关，一般为48片；叶片转角 ：最优工况时 =0，0，叶片开始启
7、动，喷管 折流板 转轮机壳 尾水槽(1)、转轮 组成：轮盘、斗叶（沿轮盘均匀分布） 。连接方式：螺拴、整体铸造、焊接。(2)、喷管 组成：喷嘴、喷管体、导水叶栅、喷针头、喷杆、操作机构针阀： 控制水轮机的过水流量，以行程表示。(3)、折流板 使针阀缓慢关闭，降低水击压力，使水流偏离水斗，避免机组转速升高。(4)、机壳把水斗中排出的水引导入尾水槽内。一般为铸钢件。(5)、引水板防止水流随转轮飞溅到上方，造成附加损失。2、水斗水轮机的装置方式(1)、卧轴：中小型水轮机。单喷嘴、双喷嘴、单转轮、双转轮。(2)、立轴：大型水轮机。1-4 水轮机的型号及标称直径一、 反击式水轮机的型号(由三部分组成)HL240 LJ 410混流式水轮机，型号240（比转速)，立轴，金属蜗壳，转轮直径为410cm ZZ440 LH 430轴流转浆式水轮机，型号440，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径430cm二、 冲击式水轮机的型号2CJ30W 120/210三、 各种水轮机转轮标称直径 D1 (图1-29)HL：转轮叶片进口边上最大直径ZL、XL：转轮叶片轴心线相交处的转轮室直径CJ：转轮与射流中心线相切处节圆直径D1规定系列尺寸见表46
