工作任务4 轴流式水轮机转轮的认知

1、工作任务工作任务4 4 轴流式水轮机转轮的认知轴流式水轮机转轮的认知任务描述任务描述知识介绍知识介绍任务实施任务实施学习评价学习评价教学反馈教学反馈n一、任务简述一、任务简述 认识轴流式水轮机转轮结构原理，能绘制各种类认识轴流式水轮机转轮结构原理，能绘制各种类型转轮单线图。型转轮单线图。n二、学习目标二、学习目标 1.1.知识目标知识目标 （1 1）知道轴流水轮机转轮的工作原理；）知道轴流水轮机转轮的工作原理； （2 2）知道轴流式水轮机转轮的结构组成及其作用；）知道轴流式水轮机转轮的结构组成及其作用； （3 3）知道轴流式水轮机转轮的结构参数；）知道轴流式水轮机转轮的结构参数； （4 4）知

2、道轴流式水轮机转轮轴向水推力的含义及）知道轴流式水轮机转轮轴向水推力的含义及其计算。其计算。任务描述任务描述 2. 2.能力目标能力目标 （1 1）能识读轴流式水轮机结构图；）能识读轴流式水轮机结构图； （2 2）能绘制轴流式水轮机结构示意图；）能绘制轴流式水轮机结构示意图； 3.3.素质目标素质目标 具有快速查找、推广和应用发电新技术和新方法的能力，具有快速查找、推广和应用发电新技术和新方法的能力，科学管理设备的寿命。科学管理设备的寿命。 任务描述任务描述n三、学习引导三、学习引导 1.1.学习方式学习方式 网络搜索、图书馆书刊借阅、模型室、观看数字模型。网络搜索、图书馆书刊借阅、模型室、观

3、看数字模型。 2.2.主要参考资料主要参考资料 中国电气工程大典中国电气工程大典水力发电工程，教材，图纸。水力发电工程，教材，图纸。 3.3.问题思考问题思考 （1 1）简述轴流式（转浆）水轮机的转轮组成。）简述轴流式（转浆）水轮机的转轮组成。 （2 2）轴流转浆式水轮机叶片操作机构的作用是什么？其）轴流转浆式水轮机叶片操作机构的作用是什么？其类型有哪几种？类型有哪几种？ （3 3）轴流式水轮机的操作油管和受油器的作用是什么？）轴流式水轮机的操作油管和受油器的作用是什么？简述其主要结构组成。简述其主要结构组成。 任务描述任务描述n1 1、轴流式（转浆）水轮机的转轮组成、轴流式（转浆）水轮机的转

4、轮组成n2 2、轴流式水轮机的操作油管和受油器、轴流式水轮机的操作油管和受油器知识介绍知识介绍n轴流式水轮机也是反击式水轮机的一种，由于轴流式水轮机也是反击式水轮机的一种，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机。 n轴流式水轮机的转轮按照桨叶能否转动分为定轴流式水轮机的转轮按照桨叶能否转动分为定桨式和转桨式两种。桨式和转桨式两种。 n定桨式转轮结构简单，容易制造，适用于工况变化定桨式转轮结构简单，容易制造，适用于工况变化比较小的带基本负荷的电站。比较小的带基本负荷的电站。n转桨式转轮的叶片可以转动，平均效率较混流式水转桨式

5、转轮的叶片可以转动，平均效率较混流式水轮机高，在负荷和水头变化时，效率变化不大。并轮机高，在负荷和水头变化时，效率变化不大。并且转桨式水轮机稳定性能好，有较高的出力。且转桨式水轮机稳定性能好，有较高的出力。n一、轴流式（转浆）水轮机的转轮组成一、轴流式（转浆）水轮机的转轮组成n由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置装置。轴流定桨式水轮机轴流定桨式水轮机轴流转桨式水轮机轴流转桨式水轮机轴流转桨式水轮机转轮轴流转桨式水轮机转轮n1 1、转轮体、转轮体n轴流式水轮机的转轮体上

6、装有全部叶片和轴流式水轮机的转轮体上装有全部叶片和操作机构，在安放叶片处转轮体的外形有操作机构，在安放叶片处转轮体的外形有球形和圆柱形两种。球形和圆柱形两种。n球形转轮体：球形转轮体：减少漏水损失，有利于操作减少漏水损失，有利于操作机构的布置，但空蚀性能比圆柱形转轮体机构的布置，但空蚀性能比圆柱形转轮体差。大中型转桨式水轮机的转轮体多数采差。大中型转桨式水轮机的转轮体多数采用球形用球形 。n 圆柱形转轮体：圆柱形转轮体：形状简单，水力条件和空形状简单，水力条件和空蚀性能比球形转轮体好，但效率低于球形蚀性能比球形转轮体好，但效率低于球形转轮体。小型水轮机转轮，定桨式水轮机转轮体。小型水轮机转轮，

7、定桨式水轮机转轮一般都采用圆柱形转轮体。转轮一般都采用圆柱形转轮体。 n2 2、叶片、叶片n根据工作水头的大小，轴流式水轮机叶片根据工作水头的大小，轴流式水轮机叶片数目为数目为38片。片。n轴流式转轮叶片由叶片本体和枢轴两部分轴流式转轮叶片由叶片本体和枢轴两部分组成。组成。 n对于尺寸小的水轮机，一般采用对于尺寸小的水轮机，一般采用整体轴整体轴；但当水轮机尺寸大时，分开成叶片本体和但当水轮机尺寸大时，分开成叶片本体和枢轴两部分就比较有利。枢轴两部分就比较有利。 n但是但是分开式分开式的结构对转轮体的强度有所削的结构对转轮体的强度有所削弱，对于高水头的转轮可能就无法满足强弱，对于高水头的转轮可能

8、就无法满足强度要求了。度要求了。 n叶片枢轴结构叶片枢轴结构 （a）叶片与枢轴整体的；（）叶片与枢轴整体的；（b）叶片与枢轴用螺栓连接的）叶片与枢轴用螺栓连接的n3 3、叶片操作机构和接力器、叶片操作机构和接力器n叶片操作机构安装在转轮体内，用来变更叶片的叶片操作机构安装在转轮体内，用来变更叶片的转角，使其与导叶开度相适应，从而保证水轮机转角，使其与导叶开度相适应，从而保证水轮机运行在效率较高的区域。运行在效率较高的区域。n叶片操作机构的动作是由调速器进行自动控制的叶片操作机构的动作是由调速器进行自动控制的 。n根据接力器布置方式的不同，叶片操作机构的型根据接力器布置方式的不同，叶片操作机构的

9、型式很多，目前应用比较普遍的型式有：式很多，目前应用比较普遍的型式有：n带操作架传动的直连杆机构带操作架传动的直连杆机构n带操作架的斜连杆机构带操作架的斜连杆机构n不带操作架的直连杆机构不带操作架的直连杆机构n叶片操作机构示意图叶片操作机构示意图 n3 3、叶片操作机构和接力器、叶片操作机构和接力器n叶片操作机构安装在转轮体内，用来变更叶片的叶片操作机构安装在转轮体内，用来变更叶片的转角，使其与导叶开度相适应，从而保证水轮机转角，使其与导叶开度相适应，从而保证水轮机运行在效率较高的区域。运行在效率较高的区域。n叶片操作机构的动作是由调速器进行自动控制的叶片操作机构的动作是由调速器进行自动控制的

10、 。n（1）叶片操作机构）叶片操作机构n根据接力器布置方式的不同，叶片操作机构的型根据接力器布置方式的不同，叶片操作机构的型式很多，目前应用比较普遍的型式有：式很多，目前应用比较普遍的型式有：n带操作架传动的直连杆机构带操作架传动的直连杆机构n带操作架的斜连杆机构带操作架的斜连杆机构n不带操作架的直连杆机构不带操作架的直连杆机构n带操作架直连杆机构带操作架直连杆机构 n这种机构当叶片转角在中间位置时，转臂水平，这种机构当叶片转角在中间位置时，转臂水平，连杆垂直连杆垂直 。n在叶片数为在叶片数为46片的中小型水轮机中采用较多片的中小型水轮机中采用较多。 1浆叶；浆叶；2固定螺钉；固定螺钉；3止推

11、轴承；止推轴承；4轴套；轴套；5转臂；转臂；6卡环；卡环；7、9销；销；8连接板；连接板；10定位螺钉；定位螺钉；11销轴套；销轴套；12耳柄；耳柄；13操作架；操作架；14限位销限位销n带操作架斜连杆机构带操作架斜连杆机构 n这种机构的特点是当叶片转角在中间位置时，转这种机构的特点是当叶片转角在中间位置时，转臂与连杆都有较大的倾斜角。臂与连杆都有较大的倾斜角。n此种机构多用于叶片数较多的转轮中。此种机构多用于叶片数较多的转轮中。 1转臂；转臂；2卡环；卡环；3叶片；叶片；4轴套；轴套；5销；销；6连杆；连杆；7限位块；限位块；8耳柄；耳柄；9限位块；限位块；10螺帽螺帽n不带操作架的直连杆机

12、构不带操作架的直连杆机构n这种机构是在接力器活塞上安装套简和连杆直接这种机构是在接力器活塞上安装套简和连杆直接操作转臂的，所以又称为套筒式叶片操作机构。操作转臂的，所以又称为套筒式叶片操作机构。 n这种机构多数采用在叶片数为这种机构多数采用在叶片数为45的大型机组上。的大型机组上。 1螺帽；螺帽；2套筒；套筒；3销；销；4连杆；连杆；5轴套；轴套；6限位板；限位板；7转臂转臂n（2）转轮接力器）转轮接力器 n转轮接力器的布置方式很多，通常把接力器布置转轮接力器的布置方式很多，通常把接力器布置在转轮体的叶片中心线上部，也有把接力器布置在转轮体的叶片中心线上部，也有把接力器布置在叶片下部泄水锥的空

13、腔内。在叶片下部泄水锥的空腔内。n如图所示是目前采用比较普遍的结构，接力器布如图所示是目前采用比较普遍的结构，接力器布置在叶片中心线上部，活塞和活塞杆的连接有两置在叶片中心线上部，活塞和活塞杆的连接有两种方式，如下图中的种方式，如下图中的I和和。n I 为不带操作架的结构为不带操作架的结构n为带操作架的结构为带操作架的结构 转轮接力器结构转轮接力器结构 n4、叶片密封装置、叶片密封装置n（1）叶片密封装置的作用）叶片密封装置的作用n在叶片与转轮体的接触处安装密封的目的是防止在叶片与转轮体的接触处安装密封的目的是防止水流进入转轮体内部和防止转轮体内部的油向外水流进入转轮体内部和防止转轮体内部的油

14、向外渗漏。这是因为：渗漏。这是因为：nA、转桨式水轮机在运行中需要转动叶片以适应不、转桨式水轮机在运行中需要转动叶片以适应不同的工况，当叶片操作机构工作时，一些转动部同的工况，当叶片操作机构工作时，一些转动部件与其支持面间需要进行润滑，因此在转轮体内件与其支持面间需要进行润滑，因此在转轮体内是充满了一定压力的压力油（重力是充满了一定压力的压力油（重力+离心力）。离心力）。B、转轮体外是高压水流。转轮体外是高压水流。 n（2）密封的型式）密封的型式n目前国内水轮机厂采用较普遍的是目前国内水轮机厂采用较普遍的是“”型转轮叶型转轮叶片密封结构。它具有良好的密封性能、结构紧凑、片密封结构。它具有良好的

15、密封性能、结构紧凑、制造和装拆方便。制造和装拆方便。n近年有的机组采用近年有的机组采用V型橡胶环双向密封，结构简单，型橡胶环双向密封，结构简单，安装方便，更换密封不需要拆卸叶片，优点较多。安装方便，更换密封不需要拆卸叶片，优点较多。 1螺钉；螺钉；2压盖；压盖；3“”密封圈；密封圈；4顶起环；顶起环；5弹簧；弹簧；6叶片枢轴；叶片枢轴；7限位螺钉；限位螺钉；8转轮体转轮体n5、泄水锥、泄水锥n泄水锥的外形尺寸由模型试验确定。中小型机组泄水锥的外形尺寸由模型试验确定。中小型机组的泄水锥大多采用的泄水锥大多采用ZG30铸造。铸造。n泄水锥上部周围开有带筋的槽口，用螺钉把合，泄水锥上部周围开有带筋的

16、槽口，用螺钉把合，除加保险垫圈外，装配后螺幅还应和锥体点焊，除加保险垫圈外，装配后螺幅还应和锥体点焊，防止机组在运行中泄水锥脱落。防止机组在运行中泄水锥脱落。 1转轮体；转轮体；2螺钉；螺钉；3保险垫圈；保险垫圈；4护盖；护盖；5泄水锥泄水锥n6、转轮室、转轮室n转轮室的上端与底环相连，下端与尾水管里衬相转轮室的上端与底环相连，下端与尾水管里衬相连。转轮室的形状要求与转轮叶片的外缘相吻合，连。转轮室的形状要求与转轮叶片的外缘相吻合，以保证在任何叶片角度时叶片和转轮室之间都有以保证在任何叶片角度时叶片和转轮室之间都有最小的间隙。最小的间隙。 n在叶片出口处的转轮室内表面上，常出现严重的在叶片出口

17、处的转轮室内表面上，常出现严重的间隙空蚀和磨损现象，需要采取抗磨抗空蚀的措间隙空蚀和磨损现象，需要采取抗磨抗空蚀的措施。施。 n二、二、轴流式水轮机的操作油管和受油器轴流式水轮机的操作油管和受油器n1、作用、作用n 受油器与操作油管的作用是把压力油从油压设备，受油器与操作油管的作用是把压力油从油压设备，经调速器送入转轮接力器中，以操作转轮叶片转动。经调速器送入转轮接力器中，以操作转轮叶片转动。n2、结构组成、结构组成n受油器装置在励磁机项部，它由受油器底座、受油受油器装置在励磁机项部，它由受油器底座、受油联体、溅油盆、联体、溅油盆、 回复轴承和轴承座等部件组成。回复轴承和轴承座等部件组成。n操

18、作油管由管径不同的、内外同心的两根油管构成。操作油管由管径不同的、内外同心的两根油管构成。 n结构原理结构原理n（1）受油器体中央支柱的内腔与套管组成）受油器体中央支柱的内腔与套管组成a、b二二个压力油腔，分别与内外操作油管接通。压力油腔个压力油腔，分别与内外操作油管接通。压力油腔a中的压力油经套管孔口中的压力油经套管孔口1、内油管孔口、内油管孔口2、进入内、进入内油管与转轮接力器活塞下腔相通。压力油腔油管与转轮接力器活塞下腔相通。压力油腔b中的中的压力油经外油管直接输入活塞上腔。压力油经外油管直接输入活塞上腔。n（2）操作油管布置在机组的主轴中心孔内，两根）操作油管布置在机组的主轴中心孔内，

19、两根同心的内、外操作油管的下端同心的内、外操作油管的下端B、A处分别与接力器处分别与接力器活塞的下部和上部相通，上端连接受油器。活塞的下部和上部相通，上端连接受油器。n（3）内操作油管顶部的永磁机的花键轴相连，使）内操作油管顶部的永磁机的花键轴相连，使永磁机只能转动、不能上下移动。永磁机只能转动、不能上下移动。 n（4）在花键上还套着一个回复轴承体，通过一对）在花键上还套着一个回复轴承体，通过一对滚珠轴承与操作油管相连。转轮叶片回复机构的恢滚珠轴承与操作油管相连。转轮叶片回复机构的恢复动作，就由回复轴承用钢丝绳传到调速器的恢复复动作，就由回复轴承用钢丝绳传到调速器的恢复机构。机构。n（5）c腔

20、是回油腔，腔是回油腔， 与油压装置回油箱接通。当与油压装置回油箱接通。当溅油盆与机组一起旋转时，来自轮毂中的润滑油溅油盆与机组一起旋转时，来自轮毂中的润滑油（从主轴中心孔的回油管引来）和其它积聚的漏油（从主轴中心孔的回油管引来）和其它积聚的漏油进入进入c腔被甩向底座，然后被排至回油箱。腔被甩向底座，然后被排至回油箱。 n3、操作原理、操作原理n若机组的外界负荷变小，需调节流量使叶片转角变若机组的外界负荷变小，需调节流量使叶片转角变小，这时机组转速升高，调速器就打开配压阀，使小，这时机组转速升高，调速器就打开配压阀，使压力油进入受油器体支柱内腔的上油室压力油进入受油器体支柱内腔的上油室a腔，通过

21、腔，通过套管的孔口套管的孔口1进入内油管。压力油在内油管下部转进入内油管。压力油在内油管下部转轮按力器下瑞孔口轮按力器下瑞孔口B处，进入转轮接力器活塞下部，处，进入转轮接力器活塞下部，靠油压推动活塞上移，则使转桨机构动作，靠油压推动活塞上移，则使转桨机构动作， 叶片叶片向关闭方向转动。同时，因活塞上移，水轮机主袖向关闭方向转动。同时，因活塞上移，水轮机主袖孔内的内外油管随活塞一起上移，使回复轴承也沿孔内的内外油管随活塞一起上移，使回复轴承也沿花键上升，花键上升， 通过钢过绳把上移的动作传递给恢复通过钢过绳把上移的动作传递给恢复机构，逐渐关闭调速器中的配压阀，直至机组正常机构，逐渐关闭调速器中的

22、配压阀，直至机组正常运行。运行。n苦外界负荷增加，动作与上述相反。苦外界负荷增加，动作与上述相反。 n1 1、填写自检表、填写自检表 事先组建学习小组，每事先组建学习小组，每5 5人为一组，每个小组确定人为一组，每个小组确定1 1名名组长，组长轮流担任。要求每个学生在不看书的情况下填组长，组长轮流担任。要求每个学生在不看书的情况下填写写个人预习自检表个人预习自检表，然后组内相互检查，接着以小组，然后组内相互检查，接着以小组为单位进行讨论（可查阅资料），并确定本小组的为单位进行讨论（可查阅资料），并确定本小组的小组小组预习自检表预习自检表，最后将该表交指导教师。，最后将该表交指导教师。n2 2、

23、小组答辩，教师讲评、小组答辩，教师讲评 指导教师根据每组的讨论结果表对组长提问，学生答指导教师根据每组的讨论结果表对组长提问，学生答辩，给出评价。根据学生答辩情况，对相关内容加以解释辩，给出评价。根据学生答辩情况，对相关内容加以解释说明。说明。n3 3、修改自检表、修改自检表 每个学生根据教师的讲评，在不查阅资料的情况下将每个学生根据教师的讲评，在不查阅资料的情况下将正确答案填写在正确答案填写在自检表自检表内，作为作业交存指导老师处。内，作为作业交存指导老师处。任务实施任务实施个人预习自检表个人预习自检表 项项 目目水轮机结构的认知水轮机结构的认知任任 务务轴流式水轮机转轴流式水轮机转轮的认知

24、轮的认知 序序 号号问问 题题自自 检检 答答 案案正正 确确 答答 案案12345班班 级级 姓姓 名名组组 别别时时 间间小组预习自检表小组预习自检表 项项 目目水轮机结构的认知水轮机结构的认知任任 务务轴流式水轮机转轴流式水轮机转轮的认知轮的认知序序 号号问问 题题小小 组组 答答 案案12345班班 级级时时 间间组组 别别n1.1.评价指标评价指标 评价指标包括专业能力、组织能力。评价指标包括专业能力、组织能力。n2.2.评价分值的构成评价分值的构成 评价分值构成包括：自己评分（评价分值构成包括：自己评分（20%20%）、小组评分）、小组评分（20%20%）、教师对个人综合评价（）、教师对个人综合评价（20%20%）、教师对小组综合）、教师对小组综合评价（评价（40%40%）。）。n3.3.分值的公布分值的公布 自己评分、小组评分和教师对小组综合评价当场公布，自己评分、小组评分和教师对小组综合评价当场公布，教师对个人综合评价待对个人预习自检表中的答案检查后教师对个人综合评价待对个人预习自检表中的答案检查后给出。给出。学习评价学习评价学习评价表学习评价表项目项目水轮机结构的认知水轮机结构的认知任务任