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1、,水轮机参数类型各部件作用,绪 论,水力机械,前 言 水力机械 ： 实现水能与机械能相互转换的机械。如水轮机、水泵水轮机、蓄能泵、水泵等 。 学习要点： 1、了解基本概念；2、理解水轮机的工作原理；3、掌握水轮机运行特点。,水轮机 前言,绪论,水力机械,三、水能利用 利用水能转变为机械能： 水能利用的基本措施是集中水头、 调解径流，安装水力机械或水力发 电装置，把水能转变为机械能或电能。水力发电(hydropower) 在河流或沿海等适当地点建设水力发电站、潮汐应用水能灌溉、电站或波浪能电站，将水能转变为机械能，并将机械能转变为电能。,舀水灌溉水轮,灌溉水车,水轮机 绪论,水能 旋转机械能 电
2、能 用户,绪论,水力机械,（三）水力发电的基本原理,通常采取集中水头（如建坝）和 调节径流等措施，把天然水流中蕴 有的位能和动能经水轮机转换为机 械能，再通过发电机转换为电能， 最后经输变电设施送入电能电力 系统或直接供电给用户。,水轮机,发电机,输电线路,水轮机 绪论,（五）水力发电的形式,1.利用河川径流水能发电的为常规水电；2.利用海洋潮汐能发电的为潮汐发电；3.利用波浪能发电的为波浪发电；4.利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水蓄能，高峰负荷时放水发电的为抽水蓄能发电。,水轮机 绪论,五、中国水电发展,（一）最大的电站 目前世界上已完建的最大的水电站是中国已建成的三峡电站，32台单机容
3、量为70万kW机组，加上两台5万千瓦的电源电站 ，总装机容量达到了2250万千瓦，年发电量约1000亿度，是大亚湾核电站的5倍，是葛洲坝水电站的10倍，约占全国年发电总量的3%，占全国水力发电的20%。第二大电站是伊泰普电站（巴西和巴拉圭 ），18台发电机组，总装机容量1260万千瓦，年发电量750亿度,伊泰普水电站,三峡水电站,水轮机 绪论,第一章 水轮机的主要类型及构造,水轮机的基本参数、水轮机的主要类型、水轮机的基本构造以及水轮机的型号及标称直径。,主要内容：,水轮机 第一章,第一节 水轮机的主要参数,水轮发电机组装置原理图,水轮机 第一章,反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的
4、基本参数。由水能出力公式: P=9.81QH 可知，其基本参数包括水头H、流量Q、出力P、效率、转速n。 一、水头H（head) ：1.水电站水头（毛水头）(nominal productive head) Hg水电站上下水位高程差。 Hg=EU-ED=ZU-ZD2.水轮机的工作水头H水轮机做功用的有效水头，为水轮机进、出口断面的总单位能量差。 毛水头 - 水头损失=净水头 H=EA- EB=Hg - hI-A,第一章,水轮机 第一章,二、流量Q（discharge）水轮机的流量是单位时间内通过水轮机的水流体积，常用符号Q表示，常用的单位为m3/s。Q随H、N的变化而变化，当H=Hr、N=Nr
5、时，Q为最大在Hr、nr、Nr 运行时 Qr 三、转速n（speed）水轮机的转速是水轮机转轮在单位时间内的旋转的次数，常用符号n表示，常用单位为r/min。对于大中型水轮发电机组，水轮机主轴和发电机主轴直接联接（用法兰和螺栓直接刚性连接），因此，水轮机转速与发电机的标准同步转速相同。,第一章,水轮机 第一章,四、出力与效率（ output and efficiency ）水轮机出力是水轮机轴端输出的功率，常用符号P表示，常用单位kW。水轮机的输入功率为单位时间内通过水轮机的水流的总能量，即水流的出力，常用符号Pn表示，则水轮机的输入和输出功率之比称为水轮机的效率。,水轮机 第一章,根据转轮转
6、换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机冲击式水轮机,第二节 水轮机的主要类型及构造,水轮机 第一章,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，即水流充满转轮室。 原理：水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产生反作用力，作用与每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从而做功。,水轮机 第一章,第一章,(一) 类型 1. 混流式水轮机 ：，由上冠、下环、叶片组
7、成。,水流径向流入转轮，轴向流出 适用水头范围20700m，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。,如：三峡水电站彭水水电厂刘家峡水电站,上冠,轮叶,下环,蜗壳,导叶,蜗壳,尾水管,水轮机 第一章,2. 轴流式水轮机：,轴流转浆式水轮机,泄水锥,转轮轮叶,转轮轮毂,轴流定浆式水轮机,轴流定桨式水轮机：叶片不能随工况的变化而转动。结构简单，适于水头小，变化幅度不大的电站。,轴流转桨式水轮机：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度)。具有较高的水流效率，适于水头和出力都有较大变化的水电站。如：福建水口(200MW) 、银盘水电电厂、葛洲坝,水轮机 第一章,水
8、流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。应用水头约为380m。,3. 贯流式水轮机根据发电机装置形式不同，可分为：全贯流式、半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。轴伸式、竖井式水轮机结构简单、维护方便，效率低，一般只用于小型水电站。 灯泡贯流式水轮机，结构简单，土建工作量少，施工简单，广泛用于平原和潮汐电站。适用水头为125m，适用于低水头、大流量的水电站。如：广西桥巩电站（8台57MW）、大源渡水电站、株洲航电枢纽、洪江水电站（6台45MW，最大水头27.3m ）。,灯泡式,竖井,发电机,转轮,水轮机主轴,发电机,尾水
9、管,竖井式,轴伸式,水轮机 第一章,4. 斜流转浆式水轮机为提高轴流式水轮机的水头，在混流式及轴流式 的基础上，产生了斜流式水轮机。,叶片轴线与主轴相交，叶片812片，适用于水头变化大的水电站，高效区较大，但制造工艺复杂，要求高，限制了其发展。适用水头约为40200m 。,水流斜向流入转轮，又斜向流出，故称斜流式水轮机。,泄水锥,转轮叶片,水轮机 第一章,二、冲击式水轮机(Inpulse water tubine) 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
10、一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。,水轮机 第一章,第一章,类型：1. 切击式水轮机（水斗式水轮机，培尔顿式水轮机）： 特点：射流与转轮在一个平面上，适用于高水头，小流量水电站。大型水斗式水轮机的应用水头约为3001700m，小型水斗式水轮机的应用水头约为40250m。目前水斗式水轮机的最高水头已用到1767m（奥地利莱塞克电站），我国天湖水电站的水斗式水轮机设计水头为1022.4m。,水斗,转轮,喷嘴,水斗,圆盘,缺口,水斗,喷针,水轮机 第一章,2. 斜击式水轮机 特点： 射流与转轮旋转平面成一锐角（约22.5），与水斗式水轮机比过流量大，效率低，因此这种水轮机一般多用于中小
11、型水电站，适用水头一般为20300m。,水轮机 第一章,3. 双击式水轮机（又称班克式水轮机）： 特点：制作方便，但效率低、转轮叶片强度差，仅适用于单机出力不超过1000kW的小型水电站，其适用水头一般为5100m。,圆盘,圆盘,弧形轮叶,水轮机 第一章,水轮机的基本类型：,水轮机 第一章,第一章,水轮机 第一章,冲击式水轮机与反击式水轮机的区别：工作原理方面： 利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。流动特征方面： 反击式水轮机转轮流道有压、封闭、全周进水；冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。 结构特征方面也显著不同。如转轮的差别，有无喷嘴、尾水管。,水轮机 第一章,
