(完整版)《水轮机及辅助设备》项目二水轮机的类型及结构

项目二拆卸水轮机课程：《水轮机及辅助设备运行与检修》项目二拆卸水轮机教学目标任务2.1情境2-1情境2-2任务2.2情境2-3情境2-4返回【任务2.1】拆卸导水机构与水导及主轴密封返回【任务2.2】拆卸水轮机转轮返回2.1水轮机转轮的相关知识2.1.1轴流式水轮机的类型轴流式水轮机是指轴面水流轴向进、出转轮的反击式水轮机轴流式水轮机轴流转浆式水轮机轴流调浆式水轮机轴流定浆式水轮机返回轴流式水轮机是指轴面水流轴向进、出转轮的反击式水轮机轴流转浆式水轮机转轮返回轴流定桨式水轮机返回轴流转桨式水轮机是指转轮桨叶可与导叶协联调节的轴流式水轮机，又称卡普兰式水轮机。（1）轴流转桨式水轮机操作油管水导轴承主轴密封轮叶接力器叶片操作机构水轮机大轴顶盖支持盖转轮体泄水锥轴流转浆式水轮机转轮内部结构图结构视频轴流调桨式水轮机是指仅检在检修拆出转轮时，桨叶角度可调节的轴流式水轮机，又称托马式水轮机。轴流定桨式水轮机是指转轮桨叶不可调的轴流式水轮机。(2)轴流调桨式水轮机(3)轴流定桨式水轮机（结构图）轴流定桨式水轮机结构图1-转轮体；2-桨叶；3-泄水锥返回2.1.2轴流转桨式水轮机转轮的结构2.1水轮机转轮的相关知识转轮体桨叶桨叶操作机构泄水锥桨叶密封装置桨叶操作的液压传动系统轴流转桨式水轮机转轮结构图片视频结构图片视频结构视频结构图片视频结构视频结构结构视频轴流转桨式水轮机转轮在运行过程中可控制桨叶绕自身轴线转动，桨叶转动的角度称为桨叶转角或装置角，通常以φ表示。转轮主要由转轮体、桨叶、桨叶操作机构、泄水锥、桨叶密封装置及桨叶的操作系统等组成转轮体的主要作用是装置转轮桨叶和布置转桨操作机构，转轮体又称轮毂，根据外形，可分为圆柱形和球形两种1-外油管；2-内油管；3-溢油管；4-主轴法兰连接螺栓；5-活塞；6-活塞环；7-轮毂；8-泄水锥连接螺栓；9-放油阀；10-密封；11-桨叶枢轴；12-卡环；13-圆柱销；14-转臂；15-销轴；16-连杆；17-键；18-操作架；19-分半卡环；20-端盖；21-泄水锥；22-螺栓；23-导向键；24-圆销轴流转桨式水轮机转轮返回返回（a）圆柱形转轮体（b）球形转轮体返回转轮体动画演示返回桨叶是水流能量转换的主要部件，呈空间扭曲状，断面为翼型。转轮桨叶由桨叶本体和枢轴两部分组成。桨叶枢轴结构1-桨叶；2-桨叶法兰；3-枢轴;4-螺栓（a）整体式（b）分件式返回返回桨叶操作机构示意图1-桨叶；2-桨叶转轴；3、4-轴承；5-转臂；6-连杆；7-操作架；8-接力器活塞；9-操作轴返回桨叶操作机构安装在转轮体内，它是由调速器来控制的，其作用是用来改变桨叶的转角。带操作架操作机构由转轮接力器、操作轴、操作架、连杆、转臂等组成。叶片操作机构返回叶片操作机构动作原理返回1-转轮体；2-螺钉；3-保险垫；4-护盖；5-泄水锥泄水锥连接结构返回返回λ型可拆卸式桨叶密封装置不可拆卸式桨叶密封装置1-枢轴；2-止推轴套；3、转臂；4-磷青铜弹簧片；1-螺钉；2-压环；3-密封环；4-顶起环；5-胶皮垫片；6-双头螺柱；7-牛皮圈；8-锁定片；5-弹簧；6-桨叶法兰；7-螺钉；8-转轮体9-螺帽；10.桨叶；11.转轮体；12.压环为了防止转轮体内的压力油向外渗漏或外部压力水渗入转轮体内，在桨叶和转轮体之间必须设置桨叶密封装置。桨叶密封装置主要有不可拆卸式密封和可拆卸式密封两种型式。组合式桨叶密封装置1-“O“型密封圈；2-压环；3、支撑环；4-“v“型密封圈；5-垫片；6.桨叶；7-转轮体；8-桨叶法兰；9-X型密封环；10-螺钉；11-V型密封环；12-顶起环；13-弹簧；14-转轮体；15-弹簧；16-导向销；17-螺栓；18-预紧环；19-“V”形密封圈；20-垫环；21-“”形密封圈；22-压环；23-叶片；24-“O”形密封圈；25-转轮体（c）V、型组合密封装置（b）V、X型组合密封装置（a）V型橡胶环双向密封装置返回6．桨叶操作的液压传动系统桨叶操作的液压传动系统由桨叶接力器、内外操作油管、受油器、固定油管和叶轮配压阀组成。其作用是将叶轮配压阀的压力油送入桨叶接力器的开启腔或关闭腔，实现叶轮的开启或关闭操作。同时，将叶轮的操作信号反馈至调速器中。压力油回油漏油桨叶反馈信号去调速器操作油管桨叶接力器叶片操作架转轮体水轮机大轴4）桨叶操作系统泄水锥受油器结构1-排油孔；2-压力油管；3-恢复钢丝绳；4-滚轮架；5、花键轴；6-恢复轴承；7-受油器体；8-内油管；9-上轴瓦；10、轴瓦座；11-有机玻璃盖板；12-测量孔；13-甩油盘；14-受油器底座；15.中轴瓦；16.外油管；17.下轴瓦；18-组合螺栓；19-绝缘垫板；20-绝缘套管；21-绝缘垫板；22.限位螺钉；23.紫铜垫片；24.橡胶石棉垫；25.发电机小轴1）受油器自整位受油器结构1-压力油管；2-节流板；3-受油器顶筒；4-中轴瓦座；5、上轴瓦座；6-回油管；7-上轴瓦；8-上压板；9-止漏盘根；10、下轴瓦座；11-排气阀；12-内油管；13-中轴瓦；14-中压板；15.甩油盘盖；16.外油管；17.下轴瓦；18-下压板；19-受油器底座；20-甩21-紧固螺钉；22.上操作油管；23.压板螺钉；24.上操作油管；25.发电机小轴1）受油器

受油器及操作油管1-恢复轴承；2-受油器体；3¬-操作油管头部；4-槽孔；5-上操作油管；6-钢套；7-中操作油管；8-法兰；9-导向管；10-螺钉；11-外操作油管；12-内操作油管；13-下操作油管2）操作油管操作油管由内油管12和外油管11组成。操作油管分上、中、下三段，各段之间采用法兰连接。为增加其刚度，在主轴中心孔内装有一定数量的引导瓦。在装有引导瓦地部位，操作油管焊有导向套。返回操作油管演示动画操作架活塞枢轴连杆返回2.1.3轴流转桨式水轮机转轮的结构实例如图所示，为ZZ560－LH－1130轴流转桨式水轮机结构，转轮型号为560，立轴、混凝土蜗壳，转轮直径为1130cm。水轮机基本参数有：最大水头Hmax＝27m，设计水头Hr＝18.6m，最小水头Hmin＝10.6m。额定流量Qr＝1130m3/s，额定转速nr=54.6r/min，飞逸转速nrun＝120r/min，额定输出功率Pr＝175.3MW。实例图片ZZ560－LH－1130型水轮机1-基础环；2-底环；3-导叶；4-座环；5-顶盖；6-支持盖；7-导叶传动机构；8-控制环；9-导叶轴套；10-套筒密封；11-真空破坏阀；12-接力器；13-推力轴承支架；14-主轴；15-导轴承；16-主轴密封；17-检修密封；18-转轮；19-桨叶密封；20-转轮接力器兼操作架2.1.4水轮机转轮结构的扩展知识1-减压装置；2、6-止漏环；3-上冠；4-桨叶；5-泄水锥；7-下环点击看大图1.混流式水轮机转轮结构(a)低水头(b)中水头©(c)高水头高比转速中比转速低比转速

D1<D2D1=D2D1>D2混流式水轮机转轮形状2）混流式水轮机的结构型式整铸转轮把桨叶、上冠和下环整体铸造而成的转轮铸焊转轮铸焊转轮是指将转轮的上冠、桨叶和下环分别铸造，然后焊接成整体示意图组合转轮当转轮直径大于5.5m时，因受运输条件或铸造能力的限制，有必要把转轮分半制作，运到现场再组合成整体铸焊转轮

1-上冠；2-桨叶；3-下环；4-焊缝混流式水轮机转轮的结构实例（1）HL200－LJ－550型水轮机。如图所示，HL200－LJ－550混流式水轮机，转轮型号为200，立轴、金属蜗壳，转轮标称直径为550cm。水轮机的基本参数为：最大水头Hmax＝126m，额定水头Hr＝112m，最小水头Hmin＝81m。额定流量Qr＝307m3/s，额定转速nr=125r/min，飞逸转速nrun＝260r/min，额定输出功率Pr＝306MW，最大效率ηmax=92.5%，轴向水推力Fh＝9810kN，吸出高度Hs=－5m，安装高程Z＝286m。实例图片

1-蜗壳；2-座环；3-导叶；4-转轮；5-减压装置；6-止漏环；7-接力器；8-导轴承；9-平板密封；10-抬机式检修密封；11-主轴；12-控制环；13-抗磨板；14-支持环；15顶盖；16-导叶传动机构；17-尼龙轴套；18-导叶密封；19-真空破坏阀；20-吸力式空气阀；21-十字补气架；22-尾水管钢板里衬HL200－LJ－550水轮机剖面图混流式水轮机转轮的结构实例（2）HL100－LJ－210型水轮机。如图所示，HL100－LJ－210为低比速混流式水轮机，它应用于水头较高的水电站。该水轮机的基本参数有：最大水头Hmax＝318m，额定水头Hr＝270m，最小水头Hmin＝260m。额定流量Qr＝17.3m3/s，额定转速nr=500r/min，飞逸转速nrun＝839r/min，额定输出功率Pr＝41.5MW，轴向水推力Fh＝1078.7kN，吸出高度Hs=－3.4m，安装高程Z＝875.8m。实例图片

1-上锥管；2-分瓣铸造的座壳与座环；3-基础环；4-底环；5-导叶；6-套筒；7-L型橡皮密封；8-抗磨板；9-控制环；10-剪断销；11-导叶臂；12-接力器；13-冷却器；14-真空破坏阀；15-径向键；16-转轮；17-水封装置；18-主轴；19-筒式轴承；20-转动油盘；21-调相进气管兼作均压排水管；22-空气围带；23-连接螺栓；4-吸力空气阀；25-泄水锥；26-下部固定梳齿止漏环；27-水位信号器HL100－LJ－210型水轮机（1）流道结构简单、水力损失小。（2）机组过水能力大、比转速和效率高。（3）机组尺寸小，重量轻。（4）结构布置紧凑，土建投资少。（5）贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行。随着国内贯流式机组设计、制造水平的提高，水头在25m以下的水头段中，已基本取代轴流式机组。它与中、高水头水电站、低水头立轴的轴流式水电站相比，具有以下显著的优点。2.1.4水轮机转轮结构的扩展知识2．贯流式水轮机全贯流式水轮机半贯流式水轮机轴伸式坚井式虹吸式灯炮式2．贯流式水轮机全贯流式水轮机的发电机转子磁极与水轮机转轮桨叶合为一体，而发电机的磁极直接安装在水轮机桨叶的外缘上，其上有密封防止渗漏。如图所示轴伸贯流式机组均采用卧式布置。如图所示它是将发电机布置于一坚井内，水轮机与发电机的连接是通过齿轮或皮带等增速装置连接在一起。如图所示虹吸贯流式是把水轮机装在一虹吸管道中而得名的。如图所示灯泡贯流式水轮机把发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯炮形的金属壳体中，水轮机转轮与发电机主轴水平连接。如图所示全贯流式水轮机返回轴伸贯流式水轮机返回坚井贯流式水轮机图返回虹吸贯流式水轮机图返回灯炮贯流式水轮机返回如图所示，为GZ003－WP－550贯流转桨式水轮机结构，转轮型号为003，卧轴灯泡式，转轮直径为550cm。该水轮机基本参数有：最大水头Hmax＝10m，设计水头Hr＝6.2m，最小水头Hmin＝3m。额定流量Qr＝199m3/s，额定输出功率Pr＝10.46MW，额定转速nr=78.9r/min，飞逸转速nrun＝215r/min。实例图片

1-上锥管；2-分瓣铸造的座壳与座环；3-基础环；4-底环；5-导叶；6-套筒；7-L型橡皮密封；8-抗磨板；9-控制环；10-剪断销；11-导叶臂；12-接力器；13-冷却器；14-真空破坏阀；15-径向键；16-转轮；17-水封装置；18-主轴；19-筒式轴承；20-转动油盘；21-调相进气管兼作均压排水管；22-空气围带；23-连接螺栓；4-吸力空气阀；25-泄水锥；26-下部固定梳齿止漏环；27-水位信号器GZ003－WP－550型水轮机灯泡贯流式水轮机结构实例水斗式水轮机又称贝尔顿式水轮机，它与反击式水轮机的水能能量转换特征不同，只利用水流的动能。2.1.4水轮机转轮结构的扩展知识3.水斗式水轮机水斗式水轮机的布置型式有卧轴和立轴两种。其中，卧轴适用于中小型机组，主轴可配置1～3个转轮，由于转轮空间上布置不方