水轮机的基本组成结构

水  轮  机
一、水轮机的基本参数
1) 工作水头(H):水轮机的工作水头就是指水轮机的进、出口单位能量差,也就是上游水位与下游水位之差,用H表示,其单位为m。其大小表示水轮机利用水流单位能量的多少。
2) 流量(Q):在单位时间内流经水轮机的水量,称为流量,用Q表示,其单位为m³/s。其大小表示水轮机利用水流能量的多少
3) 摆度出力(P):具有一定水头和流量的水流通过水轮机便做功,而在单位时间内所做的功率称为水轮机的出力,用P表示,其单位KW。
  水轮机的出力为:P=9.81QH
4) 效率(η)  目前混流式水轮机的最高效率95%
P=9.81QHη
5)比转速  指工作水头H为1m、发出的功率P为1kw时水轮机所具有的转速,故称为比转速。
二、水轮机的类型与代号
我们根据水流能量的转换的特征不同,把水轮机分为两大类,及反击型和冲击型水轮机。
反击型水轮机,具有一定位能的水流主要以压能的形态,由水轮机转变为机械能。按其水流经过转轮的方向不同,反击型水轮机可分为以下几种类型:
反击型:轴流(定桨、转桨)水轮机、混流式水轮机、贯流式水轮机、斜流式水轮机
冲击型:水流不充满过流流道,而是在大气压力下工作,水流全部以动能形态由转轮变为机械能。按射流冲击水斗的方式不同,可分为如下几种类型:
冲击型:水斗式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机
  我国水轮机式的代号,有三部分组成,第一部分由水轮机型式及转轮型号组成,并由汉语拼音表示。
水轮机型式的代号
水轮机型式
代号
水轮机型式
代号
混流式
HL
轴流转桨式
ZZ
斜流式
XL
轴流定桨式
ZD
双击式
SJ
贯流转桨式
GZ
斜击式
XJ
贯流定桨式
GD
冲击式
CJ
以本电站为例:水轮机型号:HL(247)—LJ—235,表示混流式水轮机,转轮型号为247,立轴,金属蜗壳,转轮直径为235㎝。
三、混流式水轮机
1 定义:  水流从径向流入转轮,在转轮中改变方向后从轴向流出的水轮机。其叶片固定,不能转动调节。
混流式水轮机 - 结构特点
混流式水轮机主要应用于20—450米的中水头电厂,其结构紧凑,效率较高,能适应很宽的水头范围,是目前世界各国广泛采用的水轮机型式之一。
当水流经过这种水轮机工作轮时,它以辐向进入、轴向流出 ,所以也称为辐向轴流式水轮机。
水流流经转轮是径向式的,导出机构为径向式的,导叶开度可随负荷的改变而进行调节,转轮是由上冠、下环及固定在其中间的一定数量流线型叶片所组成。混流式水轮机,水流从四周径向流入转轮,然后近似轴向流出转轮,转轮由上冠,下环和叶片组成。
3、混流式水轮机的组成:引水部件、导水部件、泄水部件、工作部件
1)引水部件:蜗壳式、明槽式、虹吸式
引水部件作用
1 以最小的水力损失把水引向导水部件,从而提高水轮机的效率,尽可能保证沿导水部件周围进水流量均匀,水流对称于轴,以使转轮受力均衡,提高工作的稳定性。
2   在水进入导水部件一起使水流形成一定的环量。
3   保证转轮在水中工作,不与大气接触。
2)导水部件:导叶顶盖、底环、导叶、导叶臂、连杆、控制环、接力器等部件组成。
导水部件的作用:
1 调节流量
2 形成环量
3 截断水流
导叶 :由导叶体和导叶轴两部分组成。为减轻导叶重量,常做成中空导叶。导叶的断面形状为翼型。导叶轴颈通常比连接处的导叶体厚度大,在连接处采用均匀圆滑过渡形状,以避免应力集中。
导叶轴承:上、中、下轴套,高水头机组为防止导叶上浮力超过导叶自重,保证导叶上端面间隙,在导叶套筒的法兰上一般设有止推装置(止推压板或止推块)。
导叶传动机构 :导叶传动机构由控制环、连杆、导叶臂三部分组成,用于传递接力器操作力矩,使导叶转动,调节水轮机流量。该机构形式有叉头式受力情况较好和耳柄式受力情况相对较差。
控制环  控制环结构形式双耳平行式
导水机构安全装置:安装导水机构安全装置的目的:及时切除被卡导叶,避免因个别导叶被卡而损坏其它传动机构主要零部件。
剪断销 :使用最多的导水机构安全装置,在剪断销上加工一个危险断面,在正常操作力作用下,剪断销能正常工作,当超过正常操作力1.5倍时,剪断销连同装在其中的信号装置在
危险断面破断并发出信号,被卡导叶从传动机构中解列。在机组顶盖上还设有限位块,其作用是:防止导叶发生正反向旋转而超出全关和最大可能开度的范围。(可能造成剪断销连锁破断事故)

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