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1、重庆电力高等专科学校,复 习,1水电站的基本类型有坝式、引水式及混合式。坝式水电站分为河床式、坝后式；引水式水电站分有压引水式和无压引水式电站；混合式开发多为有压引水式电站。 2抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。 抽水蓄能电站主要解决电力系统的调峰问题； 潮汐电站是开发海水能源的主要型式。 3、水电站建筑物包括枢纽建筑物和发电建筑物两大部分。,复习,一、枢纽建筑物挡水建筑物：坝、闸泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢 流坝过坝建筑物：过船、过木、过鱼 二、发电建筑物进水建筑物：进水口、沉沙池引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道平水建筑物：前池、调压室厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关
2、站等,第二章 水轮机及其选择,重庆电力高等专科学校,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+电动_发电机： 抽水蓄能机组。功能： 抽水蓄能,重庆电力高等专科学校,水轮发电机组,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。,重庆电力高等专科学校,2.1 水轮机的类型和构造,重庆电力高等专科学校,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，即水
3、流充满转轮室。,重庆电力高等专科学校,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。,重庆电力高等专科学校,混流式水轮机,重庆电力高等专科学校,重庆电力高等专科学校,三峡水电站 水轮机转轮,该转轮由上冠、下环和15块叶片组焊而成。其外径10.44米，高5.2米，总重量445吨。,重庆电力高等专科学校,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，进行双重调节（导叶开度、
4、叶片角度)。,重庆电力高等专科学校,轴流式水轮机,重庆电力高等专科学校,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。,重庆电力高等专科学校,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。,重庆电力高等专科学校,贯流式机组分类,全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘，其密封困难，现在较少使用。 半贯流式： 灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。 轴伸
5、式贯流机组：发电机安装在外面，水轮机轴伸出到尾水管外面。 竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内。,重庆电力高等专科学校,灯泡式水轮机组,重庆电力高等专科学校,轴伸式贯流机组,重庆电力高等专科学校,竖井贯流式水轮机,重庆电力高等专科学校,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,重庆电力高等专科学校,冲击式水轮机的类型,水斗式 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。 水斗式水轮
6、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,重庆电力高等专科学校,重庆电力高等专科学校,重庆电力高等专科学校,水斗式水轮机转轮,轮叶,轮盘,重庆电力高等专科学校,斜击式水轮机转轮,重庆电力高等专科学校,双击式水轮机转轮,重庆电力高等专科学校,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。 由水能出力公式: P=9.81QH 可知，其基本参数包括工作水头H、流量Q、出力P、效率，此外还有工作力矩M、机组转速n。,重庆电力高等专科学校
7、,1.水 头,重庆电力高等专科学校,(1) 毛水头上下游水位差 Hg=ZU-ZD (2)工作水头水轮机进出口断面总水头差即：H=EA-EB。反击式水轮机的工作水头毛水头 - 水头损失=净水头HG=EA- EB=Hg- hI-A 冲击式水轮机的工作水头 HG=ZU- Z2 - hI-A,重庆电力高等专科学校,1.水 头,（3）特征水头 ：表示水轮机的运行范围和运行工况。 最大工作水头Hmax：电站运行范围内水轮机工作水头的最大值 最小工作水头Hmin：电站运行范围内水轮机工作水头的最小值 设计水头Hd：水轮机在最高效率点运行时的净水头 额定水头Hr: 水轮机在额定转速下，输出额定功率时的最小净水
8、头 平均水头Hw：电站运行范围内，考虑负荷和工作历时的水轮机工作水头的加权平均值,重庆电力高等专科学校,2.流量(m3/s),单位时间内通过水轮机的水量 Q随H、P的变化而变化，H、P一定时，Q也一定 当H=Hd、P=Pr时，流量为Qd(设计流量 ) 当H=Hr、n=nr、 P=Pr时，流量为 Qr(额定流量 ) 当H=Hr、n=nr、N=0 时，流量为 Q0(空载流量 ),重庆电力高等专科学校,3.转 速,水轮机单位时间内旋转的次数称为水轮机的转数，用n表示，单位为r/min。 正常情况下机组的转速保持为固定转速，该转速称为额定转速，并与发电机的同步转速相等。,nr=n1=60f/p,重庆电
9、力高等专科学校,4.出力与效率,（1）出力(水轮机的输出功率)P： 指水轮机轴传给发电机组的功率。水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：水轮机的输出功率：（2） 效率： =Pout/Pin 一般=80%95%,重庆电力高等专科学校,四、水轮机的型号及标称直径,反击式水轮机的型号 水轮机型式 + 转轮型号(比转速)+主轴布置型式 + 水轮机室特征 + 转轮标称直径(cm) 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,重庆电力高等专科学校,四
10、、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 120/210 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。,重庆电力高等专科学校,四、水轮机的型号及标称直径,水轮机型式的代号,重庆电力高等专科学校,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,重庆电力高等专科学校,四、水轮机的型号及标称直径,各种水轮机转轮标称直径D1 HL：转轮叶片进口边上最大直径
11、 ZL、XL：转轮叶片轴心线相交处的转轮室内径 CJ：转轮与射流中心线相切处节圆直径,重庆电力高等专科学校,练 习,（1）HL220-WJ-71 （2）ZZ560-LH-1130 （3）GD600-WP-250 （4）2CJ22-W-120/210 （5）SJ40-W-50/40,重庆电力高等专科学校,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
12、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 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。,重庆电力高等专科学校,小结,1.水轮机的基本类型包括反击式和冲击式两大类。反击式以利用水流的势能为主；冲击式利用水流的动能。 2.反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式。冲击式包括水斗式、斜击式和双击式。 3.水轮机的工作参数有工作水头、流量、转速和公称直径。其中工作水头是指水轮机进出口断面单位重量水体的能量之差，其大小要比毛水头要小。 4.水轮机的型号由三个部分构成，分别反映了水轮机的型式和型号
13、、主轴的布置形式和结构特征以及转轮的标称直径。不同水轮机，标称直径的规定有差异。,重庆电力高等专科学校,作业,1.请归纳水轮机的类型。 2.何为反击式水轮机？何为冲击式？ 3.水轮机的工作参数有哪些？单位分别是什么？ 4、混流式、轴流式、冲击式、斜流式水轮的标称直径是如何规定的？ 5.什么是水轮机的工作水头？何为设计水头、额定水头、最大水头和最小水头？ 6、水轮机输出功率怎么计算？ 7、解释水轮机的型号：,（1）HL220-WJ-71 （2）ZZ560-LH-1130 （3）GD600-WP-250 （4）2CJ22-W-120/210 （5）SJ40-W-50/40,重庆电力高等专科学校,复
14、习,1.水轮机的基本类型包括反击式和冲击式两大类。反击式以利用水流的势能为主；冲击式利用水流的动能。 2.反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式。冲击式包括水斗式、斜击式和双击式。 3.水轮机的工作参数有工作水头、流量、转速和公称直径。其中工作水头是指水轮机进出口断面单位重量水体的能量之差，其大小要比毛水头要小。 4.水轮机的型号由三个部分构成，分别反映了水轮机的型式和型号、主轴的布置形式和结构特征以及转轮的标称直径。不同水轮机，标称直径的规定有差异。,重庆电力高等专科学校,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) 引水部件蜗壳：将水流均匀、旋转，以最小水头损失送入
15、转轮。 (2) 导水部件导水机构（导叶及控制设备)：控制工况 (3) 工作部件转轮（工作核心)：实现能量转换，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。,重庆电力高等专科学校,（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,四大过流部件,主轴、轴承、顶盖、止漏装置等,重庆电力高等专科学校,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。,重庆电力高等专科学校,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
16、,开敞式引水室 压力槽式 罐式,重庆电力高等专科学校,金属蜗壳,蜗 壳,重庆电力高等专科学校,(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H40m时采用金属蜗壳。其断面为圆形，适用于中高水头的水轮机 混凝土蜗壳：适用于低水头大流量的水轮机。,重庆电力高等专科学校,重庆电力高等专科学校,重庆电力高等专科学校,(2)蜗壳断面尺寸的拟定,主要参数包括： A、断面形状：,（a）圆形断面； （b）梯形断面,重庆电力高等专科学校,(2)蜗壳断面尺寸的拟定,主要参数包括： B 、蜗壳的包角0：蜗壳末端(鼻端)到蜗壳进口断面之间的中心角。 a、金属蜗壳：0=340350,常取345 b、混凝土蜗壳：0=180270,一般取180,重庆电力高等专科学校,
