水电站基本构造原理与类型二

水力发电站基本原理与类型水电站在水力发电的过程中，为了实现电能的连续产生需要修建一系列水工建筑物，也就是水电站。包括：进水、引水、厂房、排水等。水电站是水、机、电的综合体。一、水力发电的概念水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水

水力发电的能量转换过程天然水能可利用水能旋转机械能电能建筑物和设备水轮机发电机水利系统机电系统坝后式水电站水力发电站按组成建筑物特征的主要类型坝式、河床式、引水式电站坝后式水电站水力发电站按组成建筑物特征的主要类型引水式水电站水力发电站按组成建筑物特征的主要类型引水式水电站水力发电站按组成建筑物特征的主要类型混合式水电站水力发电站按组成建筑物特征的主要类型水轮发电机组水轮发电电机组水轮机是是将水能转变变为旋转转机械能能，从而带带动发电电机发出出电能的的一种机机械。水轮机与与发电机机联接成成的整体体称为水轮发电电机组。基础尾水管泄水锥轮叶转轮体转轮室底环蜗壳座环导叶支持盖顶盖导叶操作机构受油器永磁机上机架上挡风板定子转子下挡风板推力轴承下风罩推力支架柱段推力支架锥段空冷器水轮发电电机组水轮轮机机水流能量转换特征反击式冲击式水轮机的主要分类混流式轴流式斜流式贯流式冲击式反击式轴流定浆式轴流转浆式水斗式双击式斜击式全贯流式半贯流式灯泡式轴伸式竖井式利用水流流的势能能和动能能进行工工作；转轮完全全淹没在在密闭的的水体中中。水轮机利用水流流的动能能进行工工作；转轮露在在空气中中。水轮机的主要分类反击式：：水流方向向和流速速大小受受叶片约约束而改改变,从而对叶叶片一个个反作用用力反击式水水轮机混流式水水轮机水流从四四周沿径径向进入入转轮，，然后近近似以轴轴向流出出转轮。。应用水头头范围较较广，约约为20~700m，结构简简单、运运行稳定定且效率率高，是是应用最最广泛的的一种水水轮机。。1—主轴；2—叶片；3—导叶

反击式水水轮机混流式：：幅向进流流，轴向向出流1－主轴；；2－叶片；；3－导叶；；4－蜗壳；；5－尾水管管12345反击式水水轮机轴流式水水轮机水流在导导叶与转转轮之间间由径向向流动转转变为轴轴向流动动，而在在转轮区区内水流流保持轴轴向流动动。应用水头头约为3~80m，在中低低水头、、大流量量水电站站中得到到了广泛泛应用。。1—导叶；2—叶片；3—轮毂

反击式水水轮机轴流式：：轴向进流流，轴向向出流1－导叶；；2－叶片；；3－轮毂4－蜗壳；；5－尾水管管123445反击式水水轮机斜流式水水轮机水流在转转轮区内内沿着与与主轴成成某一角角度的方方向流动动，其转转轮叶片片大多做做成可转转的形式式。适用水头头在轴流流式与混混流式水水轮机之之间，约约为40~200m。1—蜗壳；2—导叶；3—转轮叶片；4—尾水管反击式水水轮机斜流式：：斜向进流流，斜向向出流12341－蜗壳；；2－导叶；；3－叶片；；4－尾水管管可转动叶叶片反击式水水轮机贯流式水水轮机一种流道道近似为为直筒状状的卧轴轴式水轮轮机，它它不设引引水蜗壳壳，叶片片可做成成固定的的和可转转动的两两种。贯流式水水轮机的的适用水水头为1~25m，适用于于低水头头、大流流量的水水电站。。根据其发发电装置置形式的的不同，，分为全全贯流式式和半贯贯流式两两类。反击式水水轮机1—转轮叶片片；2—转轮轮缘缘；3—发电机转转子轮辋辋；4—发电机定定子；5、6—支柱；7—轴颈；8—轮毂；9—锥形插入入物；10—拉紧杆；；11—导叶；12—推力轴承承；13—导轴承反击式水水轮机全贯流式式水轮机机全贯流式式水轮机机的发电电机转子子直接安安装在转转轮叶片片的外缘缘，它的的优点是是流道平平直、过过流量大大、效率率高。但但由于转转轮叶片片外缘的的线速度度大、周周线长，，因而旋旋转密封封困难，，目前已已很少使使用。半贯流式式水轮机机半贯流式式水轮机机有轴伸伸式、竖竖井式和和灯泡式式等装置置形式。。轴伸式和和竖井式式结构简简单、维维护方便便，但效效率较低低，一般般只用于于小型水水电站。。灯泡贯流流式水轮轮机，其其结构紧紧凑、稳稳定性好好、效率率较高，，使用用广泛。。反击式水水轮机轴伸贯流式水轮发电机组1—转轮；2—水轮机主主轴；3—尾水管；；4—齿轮转动动机构；；5—发电机反击式水水轮机竖井贯流式水轮发电机组反击式水水轮机发电机组组安装在在密闭的的灯泡体体1－导叶；；2－转轮；；3－发电机机；4－灯泡123412反击式水水轮机灯泡贯流式水轮发电机组冲击式水水轮机水斗式水轮机水流由喷喷嘴喷射射出来沿沿着转轮轮圆周的的切线方方向冲击击在斗叶叶上做功功冲击式式水轮轮机斜击式水轮机水流由由喷嘴嘴喷射射出来来沿着着与转转轮旋旋转平平面成成某一一角度度进入入叶片片，适适用于于高水水头，，中小小型的的水电电站冲击式式水轮轮机双击式水轮机水流从从喷嘴嘴流出出后，，从转转轮外外周通通过径径向叶叶片进进入转转轮中中心，，进行行第一一次能能量交交换，，再从从转轮轮中心心通过过径向向叶片片流出出转轮轮，完完成第第二次次能量量交换换。适适用水水头范范围10~150m，结构构简单单、效效率低低，出出力较较小，，应用用不多多。小结：：水轮机机类型型及应应用水水头范范围水轮轮发发电电机机推力轴轴承位位于转转子上上方的的发电电机，，它适适用于于转速速在100r/min以上。。其优优点是是推力力轴承承损耗耗小，，装配配方便便，运运转较较稳定定；缺缺点是是机组组高度度较大大，耗耗费钢钢材多多。水轮发发电机机按布布置方方式主主要有有立式式与卧卧式两两大类类，其其中立立式水水轮发发电机机又分分为悬挂式式与伞式发电机机。1、悬挂挂式发发电机机:悬挂式式发电机机上下支撑下导与风闸下导轴承定子外壳2、伞式发发电机机推力轴轴承位位于转转子下下方，，设在在下机机架上上传力方方式：：机组组转动动部分分重量→推力头→镜板→推力轴瓦→下机架→机座→基础上机架架：只只支撑撑上导导轴承承和励励磁机机定子子。类型：1.普通伞伞式：：有有上、、下导导轴承承2.半伞式:有上导导轴承承，无无下导导轴承承3.全伞式:无上导导轴承承，有有下导导轴承承(1)普普通伞伞式有上、、下导导轴承承(2)半半伞式式有上导导，无无下导导。发电机机通常常将上上机架架埋入入发电电机层层地板板以下下。(3)全全伞式式无上导导，有有下导导。转动部部分重重量→推力轴轴承支支撑结结构→顶盖→座环二、水水电站站的基基本类类型按调节节能力力分成成：无调节节水电电站、、有调调节水水电站站按水电电站的的组成成建筑筑物及及特征征分为为：坝式、、河床床式、、引水水式电电站(一)、坝式式水电电站用坝集集中水水头的的水电电站称称为坝坝式水水电站站其特点点有：：水头取取决于于坝高高。引用流流量较较大，，电站站的规规模也也大，，水能能利用用较充充分，，综合合利用用效益益高。。投资大大，工工期长长。适用：：河道道坡降降较缓缓，流流量较较大，，并有有筑坝坝建库库的条条件。。二、水水电站站的基基本类类型坝后厂房万家寨寨坝后后式水水电站站向家坝坝水电电站三峡水水电站站(二)、河床床式电电站一般修修建在在河道道中下下游河河道纵纵坡平平缓的的河段段上，，为避避免大大量淹淹没，，建低低坝或或闸。。适用水水头：：大中中型：：25米以下下，小小型：：8~10米以下下。厂房和和挡水水坝并并排建建在河河床中中，共共同挡挡水，，故厂厂房也也有抗抗滑稳稳定问问题；；厂房高高度取取决于于水头头的高高低。。引用流流量大大、水水头低低。二、水水电站站的基基本类类型河床式式电站站河床式式电站站河床厂厂房富春江江河床床式电电站泄洪闸闸葛州坝坝水电电站河床厂房河床厂房开关站船闸泄洪闸(三)、引水水式水水电站站用引水水道集集中水水头的的电站站称为为引水水式水水电站站特点：：水头相相对较较高，，目前前最大大水头头已达达2000米以上上。引用流流量较较小，，没有有水库库调节节径流流，水水量利利用率率较低低，综综合利利用价价值较较差。。电站库库容很很小，，基本本无水水库淹淹没损损失，，工程程量较较小，，单位位造价价较低低。适用条条件：：适合合河道道坡降降较陡陡，流流量较较小的的山区区性河河段。。二、水水电站站的基基本类类型类型：：1.无压引引水电电站引水建建筑物物是无无压的的:渠道或或无压压隧洞洞主要建建筑物物：低坝，，进水水口，，沉沙沙池，，引水水渠(洞)，日调调节池池，压压力前前池，，压力力水管管，厂厂房，，尾水水渠。。(三)、引水水式水水电站站二、水水电站站的基基本类类型无压引引水式式水电电站1-坝;2-进水口口;3-沉沙池池;4-引水渠渠道;5日调节节池;6-压力前前池;7-压力管管道;8-厂房;9-尾水渠渠;10-配电所所;10-泄水道道2.有压引引水式式电站站引水建建筑物物是有有压的的：压力隧隧洞(pressuretunnel)主要建建筑物物：低低坝，，有压压隧洞洞，调调压室室，压压力水水管，，厂房房，尾尾水渠渠。(三)、引水水式水水电站站二、水水电站站的基基本类类型有压引引水式式水电电站石龙坝有压压引水水式水水电站站云南昆昆明石石龙坝坝水电电站是是我国国大陆陆的第第一座座水电电站，，其装装机容容量仅仅为1440kW，1910年7月开工工建设设，1912年4月发电电。抽水蓄蓄能：系统统负荷荷低时时，利利用系系统多多余的的电能能带动动泵站站机组组将下下库的的水抽抽到上上库(电动机机+水泵)，以以水的的势能能形式式贮存存起来来；放水发发电：系统统负荷荷高时时，将将上库库的水水放下下来推推动水水轮发发电机机组(水轮机机+发电机机)发电，，以补补充系系统中中电能能的不不足。。(四)、抽水水蓄能能电站站二、水水电站站的基基本类类型抽水蓄蓄能电电站示示意图图抽水蓄能电电站潮汐：：潮汐现现象是是海水水因受受日月月引力力而产产生的的周期期性升升降运运动，，即海海水的的潮涨涨潮落落。潮汐发发电原原理：：利用潮潮水涨涨、落落产生生的水水位差差所具具有势势能来来发电电的，，也就就是把把海水水涨、、落潮潮的能能量变变为机机械能能，再再把机机械能能转变变为电电能（（发电电）的的过程程。(五)、潮汐汐电站站二、水水电站站的基基本类类型潮汐发发电原原理潮汐电电站三、水力发发电特特点水能的的自然然资源源优势势（水水量储储备丰丰富））水资源源可综综合利利用（（防防洪、、灌溉溉、养养殖、、旅游游等））水能的的调节节作用用（调