水轮机类型与构造-主要水轮机

水电站项目3.水轮机的类型与构造12主要水轮机水轮机的分类与结构34冲击式水轮机主要部件反击式水轮机主要部件5水轮机参数和牌号项目3.水轮机的类型与构造3.2主要水轮机反击式水轮机转轮由若干个具有空间三维曲面的叶片组成，当压力水流通过转轮时，受转轮叶片阻力作用使水流的压力、流速大小和方向发生变化，因而水流也给转轮以反作用力，此反作用力形成旋转力矩使转轮转动，从而将水能转换为旋转机械能。反击式水轮机按水流流入和流出转轮叶片时的方向的不同，又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机。3.2.1反击式水轮机混流式水轮机又称弗朗西斯式（Francis）水轮机，水流自径向进入转轮，大体上沿轴向流出，故称为混流式。混流式水轮机结构简单，运行可靠，效率高，是应用最为广泛的机型。混流式水轮机应用水头范围宽，一般为20～700m。我国三峡水电站700MW和向家坝800MW的水轮发电机组，就是采用混流式水轮机。3.2.1反击式水轮机3.2.1.1混流式水轮机混流式水轮机转轮区域水流的特点：径向进水，轴向出水。混流式水轮机转轮的叶片上下两端分别与上冠、下环焊接，强度高，适用水头范围广。3.2.1反击式水轮机3.2.1.1混流式水轮机图示混流式水轮机1－主轴；2－叶片；3－导叶；4－蜗壳；5－尾水管12345轴流式水轮机，水流进入和流出水轮机的转轮时，都是轴向的，故称轴流式。其应用水头约为3～80m。根据转轮叶片在运转中能否转动，又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流转桨式又称为卡普兰（Kaplan）式。

3.2.1反击式水轮机3.2.1.2轴流式水轮机轴流定桨式水轮机的转轮叶片在运行时是固定不动的，因而结构简单。由于叶片固定，当水头及负荷变化时，叶片角度不能迎合水流情况，效率会急剧下降，因此这种水轮机一般用于水头和负荷变化幅度较小的电站。轴流定桨式水轮机的应用水头一般为3～50m。在运行中只需要调节导叶开度，因此其调速器为单调节。3.2.1反击式水轮机3.2.1.2轴流式水轮机轴流转桨式水轮机转轮叶片在运行时是转角可调的，当水头及负荷变化时，叶片角度能较好地迎合水流情况，因此适用于负荷变化较大的大、中型低水头电站，其应用水头一般为2～88m。我国葛洲坝水电站安装的175MW机组，就是采用的轴流转桨式水轮机。在运行中要同时调节导叶开度和桨叶转角，因此其调速器为双调节。3.2.1反击式水轮机3.2.1.2轴流式水轮机轴流式水轮机转轮区域水流特点：轴向进水，轴向出水。轴流式水轮机转轮的叶片为悬臂梁结构，强度较低，适用于较低水头。图示转桨式水轮机1－导叶；2－叶片；3－轮毂4－蜗壳；5－尾水管1234453.2.1反击式水轮机3.2.1.2轴流式水轮机斜流式水轮机当水流流经转轮时，水流方向与轴线呈某一倾斜角度，它是20世纪50年代发展起来的一种机型，其结构和特性方面均介于混流式和轴流转桨式之间。斜流式水轮机的叶片角度也可以根据运行需要进行调整，实现导叶与转轮叶片的双重调节。斜流式水轮机有较宽的高效率区，且具有可逆性，常作为水泵水轮机用于抽水蓄能电站中。3.2.1反击式水轮机3.2.1.3斜流式水轮机应用水头范围一般为40～200m，因其结构复杂，造价较高，很少用于小型水电站。转轮区域水流特点：斜向进水，斜向出水。3.2.1反击式水轮机3.2.1.3斜流式水轮机1234贯流式水轮机，当轴流式水轮机的主轴水平（或倾斜）装置，且不设置蜗壳，采用直尾水管，水流一直贯通，这种水轮机称为贯流式水轮机。这是开发低水头水力资源的一种机型，应用水头通常在20m以下。贯流式水轮机也有定桨与转桨之分，由于发电机的装置方式及传动方式不同，这种水轮机又分为全贯流式和半贯流式两类。3.2.1反击式水轮机3.2.1.4贯流式水轮机将发电机转子安装在水轮机转轮外缘的叫全贯流式水轮机，目前这种机型已很少使用。半贯流式水轮机有灯泡式、轴伸式、竖井式和虹吸式等结构型式。目前应用最多的是灯泡贯流式水轮机，其结构紧凑、稳定性好、效率高。转轮区域水流特点：水流直贯而过。贯流式机组可看做卧轴轴流式。3.2.1反击式水轮机3.2.1.4贯流式水轮机3.2.1反击式水轮机3.2.1.4贯流式水轮机1234图示灯泡贯流式1－导叶；2－转轮；3－发电机；4－灯泡冲击式水轮机是在大气中进行能量交换的，压力基本不变、水流能量以动能形态转换为转轮的机械能。根据转轮的进水特征，冲击式水轮机又分为切击式、斜击式和双击式。其中切击式又称水斗式，是冲击式水轮机中应用最为广泛的机型。从喷嘴出来的高速自由射流沿转轮圆周切线方向垂直冲击轮叶。

3.2.2冲击式水轮机适于高水头、小流量。大型水斗式水轮机应用水头300～1700m，小型水斗式约为40～250m。3.2.2冲击式水轮机3.2.2.1切击式水轮机从喷嘴出来的自由射流沿着与转轮旋转平面成一角度的方向，从一侧进入轮叶再从另一侧流出。与水斗式相比，其过流量较大，但效率较低。多用于中小型电站，适用水头20～300m。3.2.2冲击式水轮机3.2.2.2