第二章水轮机及其选择

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1、水水 电电 站站第一篇第一篇 水力机械水力机械水轮机水轮机+发电机：发电机： 水轮发电机组水轮发电机组 功能：功能： 发电发电水水 泵泵+电动机：电动机：水泵抽水机组水泵抽水机组 功能：功能： 输水输水水水 泵泵+水轮机：水轮机： 抽水蓄能机组。抽水蓄能机组。 功能：功能： 抽水蓄能抽水蓄能水水轮轮发发电电机机组组 水轮机是将水轮机是将水水能转变为旋转机能转变为旋转机械能械能，从而带动，从而带动发电机发出电能发电机发出电能的一种机械，是的一种机械，是水电站动力设备水电站动力设备之一。之一。2.1 水轮机的类型及其构造水轮机的类型及其构造双击式斜击式切击式水斗式冲击式贯流调桨式贯流定桨式贯流转桨

2、式贯流式斜流式轴流调桨式轴流定桨式轴流转桨式轴流式混流式反击式水轮机SJXJCJGTGDGZGLXLZTZDZZZLHL一、主要类型一、主要类型(一一)、反击式水轮机、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe) 定义：定义：利用水流的压力能和动能做功的水轮机利用水流的压力能和动能做功的水轮机特征：特征：转轮的叶片为空转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水叶片之间的流道都有水流通过，水流充满转轮流通过，水流充满转轮室。室。反击式水轮机原理反击式水轮机原理水流通过

3、转轮叶片时，水流流速的大小、方向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，作用与生反作用力，作用与每个转轮叶片，使转每个转轮叶片，使转轮产生旋转力矩，从轮产生旋转力矩，从而做功。而做功。(二二)、冲击式水轮机、冲击式水轮机(IPpulse water tubiPe)定义：定义：利用水流的动能来做功的水轮机利用水流的动能来做功的水轮机特征：特征：由喷管和转轮组成。由喷管和转轮组成。 水流以自由水流的形式水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流冲击转轮，利用水流动能动能(V方向、大小改变方向、大小改

4、变)产生旋转力矩使转轮转动。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，而在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。不适宜调峰运行。不是全部。不适宜调峰运行。适用：水头高，流量小，多用于适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高以上，最高接近接近2000m。(一一)、反击式水轮机、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe)1. 混流式：混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。水流径向流入转轮，轴向流出。 适用范围：适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近最高水头已接近700米，米，单机容量：几万单机容量：几万kW-几十万几十万kW 特

5、点：特点：适用水头范围广，结构简单，运行稳定，适用水头范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用中高水头电站。效率高，适用中高水头电站。 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70万万kW。是世界上单机容量最大的机组。是世界上单机容量最大的机组。混流式水轮机混流式水轮机(一一)、反击式水轮机、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe)2. 轴流式：轴流式： 特点：特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。平行于主轴。 适用适用于大流量、低水头。一般水头在于大流量、低水头。一般水头

6、在50m以下。以下。 轴流定浆式：轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高效率区叶片不能随工况的变化而转动。高效率区较小，适用于水头变化不大的小型电站。较小，适用于水头变化不大的小型电站。 轴流转浆式：轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度节（导叶开度、叶片角度)。适用于大型水电站。适用于大型水电站。 轴流调浆式：轴流调浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行单重调叶片能随工况的变化而转动，进行单重调节（叶片角度节（叶片角度)。轴流式水轮机轴流式水轮机轴流转浆式水轮机转轮轴流转浆式水轮机转轮 (一一)、反击式水轮机、反击式水轮机

7、 (reactioP water turbiPe)3. 斜流式：斜流式：水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随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。工况变化而转动，高效率区广。 (一一)、反击式水轮机、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe)4. 贯流式：贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设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。出口都是轴向的。H0，叶片开，叶片开始启动，始启动，0时，利用静力真空。 (3) 利用动力真空Hd。522552222hgVV

8、Hd尾水管断面尺寸的拟定（1）直锥形尾水管的断面尺寸 v 尾水管进口直径D3 D3=D2+(0.51）cmv 圆锥角 =1214v 尾水管长度 v 尾水管出口流速V5 v 尾水管出口直径D5 v 尾水室的尺寸221 （2）弯肘形尾水管的断面尺寸 弯肘形尾水管（a）转桨式水轮机弯曲形尾水管；（b）混流式水轮机弯曲形尾水管标准系列弯肘形尾水管主要尺寸 尺寸尺寸类型类型h/D1h/D1D D1 1h hL LB B5 5D D4 4h h4 4h h5 5h h6 6L L1 1应用范围应用范围Z Z1 1Z Z3 3Z Z5 5Z Z5 5Z Z6 6Z Z6 6Z Z8 81.9151.9152

9、.3002.3002.3002.3002.5002.5002.5002.5002.7002.7002.3002.3001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.9151.9152.3002.3002.3002.3002.5002.5002.5002.5002.7002.7002.3002.3003.5003.5004.5004.5004.5004.5004.5004.5004.5004.5004.5004.5003.5003.5002.2002.2002.3802.3802.5002.5002

10、.5002.5002.7402.7402.7402.7402.1702.1701.1001.1001.1701.1701.2301.2301.2301.2301.3521.3521.3521.3521.0401.0401.1001.1001.1701.1701.2301.2301.2301.2301.3521.3521.3521.3521.0401.0401.0001.0001.2001.2001.2701.2701.2501.2501.3101.3101.3101.3100.9370.9370.5500.5500.5840.5840.6170.6170.6170.6170.6700.6700

11、.6750.6750.5100.5101.4171.4171.5001.5001.5901.5901.5901.5901.7501.7501.7501.7501.4101.410低比转速轴流式低比转速轴流式ZZZZ440440、ZZZZ360360中比转速轴流式中比转速轴流式ZZZZ440440、ZZZZ560560中比转速混流式中比转速混流式HLHL180180、HLHL160160中高比速轴流式中高比速轴流式ZZZZ560560、ZZZZ600600中高比速混流式中高比速混流式HLHL230230、HLHL310310、HLHL240240、HLHL220220高比转速轴流式高比转速轴流式