水电站基本构造原理与类型课件

1、水力发电站基本原理与类型,1,PPT学习交流,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。,2,PPT学习交流,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,3,PPT学习交流,水力发

2、电的能量转换过程,天然水能,可利用水能,旋转机械能,电能,4,PPT学习交流,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,5,PPT学习交流,坝后式水电站,水力发电站按组成建筑物特征的主要类型,6,PPT学习交流,引水式水电站,水力发电站按组成建筑物特征的主要类型,7,PPT学习交流,引水式水电站,水力发电站按组成建筑物特征的主要类型,8,PPT学习交流,混合式水电站,水力发电站按组成建筑物特征的主要类型,9,PPT学习交流,水轮发电机组,10,PPT学习交流,水轮发电机组,水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械。 水轮机与发电机联接

3、成的整体称为水轮发电机组。,11,PPT学习交流,水轮发电机组,12,PPT学习交流,水 轮 机,13,PPT学习交流,水轮机的主要分类,14,PPT学习交流,利用水流的势能和动能进行工作； 转轮完全淹没在密闭的水体中。,利用水流的动能进行工作； 转轮露在空气中。,水轮机的主要分类,15,PPT学习交流,反击式：水流方向和流速大小受叶片约束而改变,从而对叶片一个反作用力,反击式水轮机,16,PPT学习交流,混流式水轮机 水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。 应用水头范围较广，约为20700m ，结构简单、运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。,1主轴；2叶片；3导叶,反击式

4、水轮机,17,PPT学习交流,混流式：幅向进流，轴向出流,1主轴；2叶片；3导叶； 4蜗壳；5尾水管,1,2,3,4,5,反击式水轮机,18,PPT学习交流,轴流式水轮机 水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。 应用水头约为380m，在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。,1导叶；2叶片；3轮毂,反击式水轮机,19,PPT学习交流,轴流式：轴向进流，轴向出流,1导叶；2叶片；3轮毂 4蜗壳；5尾水管,1,2,3,4,4,5,反击式水轮机,20,PPT学习交流,斜流式水轮机 水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动，其转轮叶片大多做成可转的形式。 适

5、用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40200m。,1蜗壳；2导叶；3转轮叶片；4尾水管,反击式水轮机,21,PPT学习交流,斜流式：斜向进流，斜向出流,1,2,3,4,1蜗壳；2导叶； 3叶片；4尾水管,可转动叶片,反击式水轮机,22,PPT学习交流,贯流式水轮机 一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机，它不设引水蜗壳，叶片可做成固定的和可转动的两种。 贯流式水轮机的适用水头为125m，适用于低水头、大流量的水电站。 根据其发电装置形式的不同，分为全贯流式和半贯流式两类。,反击式水轮机,23,PPT学习交流,1转轮叶片；2转轮轮缘；3发电机转子轮辋；4发电机定子；5、6支柱；7轴颈； 8轮毂；

6、9锥形插入物；10拉紧杆； 11导叶；12推力轴承；13导轴承,反击式水轮机,全贯流式水轮机 全贯流式水轮机的发电机转子直接安装在转轮叶片的外缘，它的优点是流道平直、过流量大、效率高。但由于转轮叶片外缘的线速度大、周线长，因而旋转密封困难，目前已很少使用。,24,PPT学习交流,半贯流式水轮机 半贯流式水轮机有轴伸式、竖井式和灯泡式等装置形式 。 轴伸式和竖井式结构简单、维护方便，但效率较低，一般只用于小型水电站。 灯泡贯流式水轮机，其结构紧凑、稳定性好、效率较高 ，使用广泛。,反击式水轮机,25,PPT学习交流,轴伸贯流式水轮发电机组,1转轮；2水轮机主轴；3尾水管；4齿轮转动机构；5发电机

7、,反击式水轮机,26,PPT学习交流,竖井贯流式水轮发电机组,反击式水轮机,27,PPT学习交流,发电机组安装在密闭的灯泡体,1导叶；2转轮； 3发电机；4灯泡,1,2,3,4,1,2,反击式水轮机,灯泡贯流式水轮发电机组,28,PPT学习交流,冲击式水轮机,水斗式水轮机,水流由喷嘴喷射出来沿着转轮圆周的切线方向冲击在斗叶上做功,29,PPT学习交流,冲击式水轮机,斜击式水轮机,水流由喷嘴喷射出来沿着与转轮旋转平面成某一角度进入叶片，适用于高水头，中小型的水电站,30,PPT学习交流,冲击式水轮机,双击式水轮机,水流从喷嘴流出后，从转轮外周通过径向叶片进入转轮中心，进行第一次能量交换，再从转轮

8、中心通过径向叶片流出转轮，完成第二次能量交换。适用水头范围10150m，结构简单、效率低，出力较小，应用不多。,31,PPT学习交流,小结：水轮机类型及应用水头范围,32,PPT学习交流,水 轮 发 电 机,33,PPT学习交流,推力轴承位于转子上方的发电机，它适用于转速在100r/min以上。其优点是推力轴承损耗小，装配方便，运转较稳定；缺点是机组高度较大，耗费钢材多。,水轮发电机按布置方式主要有立式与卧式两大类，其中立式水轮发电机又分为悬挂式与伞式发电机。,1、悬挂式发电机:,34,PPT学习交流,悬挂式发电机,35,PPT学习交流,2、伞式发电机,推力轴承位于转子下方，设在下机架上 传力

9、方式：机组转动部分重量推力头镜板推力轴瓦下机架机座基础 上机架：只支撑上导轴承和励磁机定子。 类型：1. 普通伞式： 有上、下导轴承 2. 半伞式: 有上导轴承，无下导轴承 3. 全伞式: 无上导轴承，有下导轴承,36,PPT学习交流,(1) 普通伞式,有上、下导轴承,37,PPT学习交流,(2) 半伞式,有上导，无下导。 发电机通常将上机架埋入发电机层地板以下。,38,PPT学习交流,(3) 全伞式,无上导，有下导。 转动部分重量推力轴承支撑结构顶盖座环,39,PPT学习交流,二、水电站的基本类型,按调节能力分成： 无调节水电站、有调节水电站 按水电站的组成建筑物及特征分为： 坝式、河床式、

10、引水式电站,40,PPT学习交流,(一)、坝式水电站,用坝集中水头的水电站称为坝式水电站 其特点有： 水头取决于坝高。 引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利用效益高。 投资大，工期长。 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。,二、水电站的基本类型,41,PPT学习交流,万家寨坝后式水电站,42,PPT学习交流,向家坝水电站,43,PPT学习交流,三峡水电站,44,PPT学习交流,(二)、河床式电站,一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。 适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。 厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也

11、有抗滑稳定问题； 厂房高度取决于水头的高低。 引用流量大、水头低。,二、水电站的基本类型,45,PPT学习交流,河床式电站,46,PPT学习交流,河床式电站,47,PPT学习交流,河床厂房,富春江河床式电站,泄洪闸,48,PPT学习交流,葛州坝水电站,49,PPT学习交流,(三)、引水式水电站,用引水道集中水头的电站称为引水式水电站 特点： 水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。 引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。 电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。 适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。,二、水电站的基本类型,50

12、,PPT学习交流,类型： 1.无压引水电站 引水建筑物是无压的: 渠道或无压隧洞 主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。,(三)、引水式水电站,二、水电站的基本类型,51,PPT学习交流,无压引水式水电站,52,PPT学习交流,1-坝;2-进水口;3-沉沙池;4-引水渠道;5日调节池;6-压力前池;7-压力管道;8-厂房; 9-尾水渠;10-配电所;10-泄水道,53,PPT学习交流,2. 有压引水式电站,引水建筑物是有压的： 压力隧洞(pressure tunnel) 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。,(三)、

13、引水式水电站,二、水电站的基本类型,54,PPT学习交流,有压引水式水电站,55,PPT学习交流,石龙坝有压引水式水电站,云南昆明石龙坝水电站是我国大陆的第一座水电站，其装机容量仅为1440kW，1910年7月开工建设，1912年4月发电。,56,PPT学习交流,抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)， 以水的势能形式贮存起来； 放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。,(四)、抽水蓄能电站,二、水电站的基本类型,57,PPT学习交流,抽水蓄能电站示意图,58,PPT学习交流,抽水

14、蓄能电站,59,PPT学习交流,潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。 潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。,(五)、潮汐电站,二、水电站的基本类型,60,PPT学习交流,潮汐发电原理,61,PPT学习交流,潮汐电站,62,PPT学习交流,三、水力发电特点,水能的自然资源优势（水量储备丰富） 水资源可综合利用 （防洪、灌溉、养殖、旅游等） 水能的调节作用（调峰、调频） 水力发电对环境的影响小，几乎没有污染排放 机组工作的灵活性（启动快、操作灵活） 水力发电生产成本低、效率高,优点：,63,PPT学习交流,三、水力发电特点,一次性投资大，移民多，工期长 因地形、水力资源的影响，无法建造过大装机容量 建厂后不易增加扩容 对环境的负面影响（如生物多样性、泥沙、次生灾害等）,缺点：,64,PPT学习交流,四、我国水电事业的发展,1.我国的水能资源状况 水电为中国最早发展，亦