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第三课 水轮机结构
符文君
水轮机是将水流能量转换为旋转机械能动力设备, 它用来带动发电机工作, 产生电能。 水轮机和发电机连在一起称为水轮发电机组。
一、 水轮机关键类型
因为水能资源条件千差万别, 水电站所能利用水头和流量差异也很大, 所以需要有多种类型水轮机来适应不一样水能资源条件, 方便能充足和有效地利用水能资源。
依据水轮机利用能量不一样可分为反击式和冲击式两大类:
反击式水轮机: 转轮在工作过程中全部浸在水中, 压力水流流经转轮叶片时, 因为反击式水轮机转轮叶道是弯曲, 受叶片作用而改变水流压力、 流速大小和方向, 同时水流以其压能和动能对转轮产生反作用力, 形成旋转力矩使转轮转动。
①混流式: 辐向进, 轴向出, 结构简单、 运行可靠、 效率较高, 现代应用最为广泛, 适用水头: 20～450m, 现在已达800m, 三峡水电站: H=, N=70万KW, 美国－大古力水电站: H=, N=70万KW, 巴西、 巴拉圭－伊泰普水电站: H=70～150m, N=。
②轴流式: 轴向进, 轴向出。 （立式）定桨: 制造简单, 但水头和流量改变时, 效率改变较大, 适用水头: 3～50m, 转桨: 能在水头和流量改变时保持较高效率, 适用水头已达88m, 南斯拉夫、 罗马尼亚－铁门水电站: H=15～35m, N=, 葛洲坝水电站: H=8～27m, N=
③斜流式: 斜向进出, 高效率区较宽, 适合水头和流量改变较大水电站, 适用水头: 20～200m, 苏联－译雅水电站: H=, N＝, 美国－石岛水电站: N＝
④贯流式: 轴向进轴向出。 （卧式）有良好过流条件、 水轮机效率较高; 可降低和简化厂房结构, 土建工程量小
, 适用水头: 25m以下。 青海－康扬水电站（N=×7, ）。
冲击式水轮机: 有压水流从喷嘴射出后全部转换为动能, 利用含有强大动能水流冲击水轮机转轮, 形成力矩, 使之旋转, 从而使动能变为机械能。
①切击式（水斗式）:
喷嘴射流沿转轮圆周切线方向冲击斗叶——应用最广泛, 适适用于: 高水头（1000～m）小流量水电站
②斜击式:
°夹角, 从转轮一侧进入斗叶, 从另一侧流出。 适用水头: 25～300m
③双击式:
由喷嘴出来射流首先从转轮上部冲击叶片, 接着水流又在转轮下部内缘再一次冲击叶片。 适用水头: 5～80m。
反击式水轮机和冲击式水轮机最大区分是, 反击式水轮机全部被水淹没, 而冲击式水轮机只有部分或全部没被水淹没。
我厂属于反击式水轮机。
§ 水轮机类型和结构
一、 水轮机工作参数
①工作水头（m）: 水流在水轮机进口、 出口比能差, 也称静水头。
特征水头: 最大水头、 最小水头、 设计水头
②流量（m3/s）: 单位时间内经过水轮机水量。
设计流量: 在设计水头下水轮机发出额定出力所需流量。
③出力（kW）: 水轮机主轴输出功率。
额定出力
④效率（%）:
容积效率
水力效率
机械效率
⑤转速（r/min）: 水轮机转轮在单位时间内旋转周数。
同时转速
⑥工作力矩M（N·m）, 其中, ω为水轮机旋转角速度(rad/s)



我站水轮机型号为HL123-LJ-225表示混流式水轮机, 转轮型号为123, 立轴、 金属蜗壳, 转轮直径为225。
机组依据大轴摆放位置分为立式和卧式两种, 大轴是竖立叫立式机组, 大轴平放为卧式机组。 其中立式机组又分为悬垂型和伞型, 二者是依据推力瓦位置来进行判定, 推力瓦在转子上部称为悬垂型, 推力瓦在转子下部为伞型。 伞型又分为一般伞式、 全伞式和半伞式, 其中有下导轴承无上导轴承为全伞式机组, 有上导轴承无下导轴承为半伞式机组。
我厂机组属于悬垂型机组。
二、 水轮机基础工作参数有: 工作水头H、 流量Q、 出力N、 效率η、 转速n和转轮直径D1。
工作水头H
水流从是从高处流向低处, 这是水流流动客观规律, 当某河段修建水电站装置水轮机后, 水流便由水轮机进口经水轮机流向出口, 这就是说在水轮机进口和出口存在着能量差, 其大小能够依据水流能量转