水轮机工作原理.ppt

第三章 水轮机的工作原理,水轮机的基本方程式,水轮机的能量损失及效率,水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程,水轮机的基本方程式,水流在转轮中的运动,水轮机的基本方程式（欧拉方程）,(动画演示),返回目录,水轮机的基本方程式（欧拉方程）,水轮机基本方程式:,；,返回目录,水轮机的能量损失及效率,水力损失(head loss)和水力效率,容积损失(water loss)与容积效率,机械损失(friction loss)和机械效率,主要内容：,返回目录,天然水流经过蜗壳，导水机构，转轮及尾水管等过流部件时产生水力摩擦、撞击、涡流、脱壁等引起能量损失。,水力效率：,水力损失和水力效率,水力损失：,返回目录,容积损失与容积效率,进入水轮机的水流，有一部分会从这些间隙中漏掉，样就会造成一部分不对转轮做功，这能量损失，此损失称为容积损失。,容积效率,容积损失:,返回目录,机械损失和机械效率,水轮机的一些部件之间存在一定的摩擦,这些摩擦消耗一定的能量的简称，用 N 表示。,机械效率：,机械损失：,故,返回目录,水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程,汽蚀现象,水轮机的吸出高度,返回目录,汽 蚀 现 象,汽蚀现象,汽蚀的危害,汽蚀类型,水轮机汽蚀的防护,返回目录,汽蚀现象,当某点的压力达到（或低于）该温度下水的汽化压力时，水就局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的许多眼看不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这些气泡随着水流进入高压区时，气泡瞬时破灭，由于汽泡中心压力较低，气泡周围的水质点将以很高的速度向汽泡中心撞击形成巨大的压力，并以很高的频率冲击金属表面，使水轮机过流部件的金属表面产生物理电化学作用遭到破坏，这一现象就称为汽蚀现象，,返回目录,汽蚀的危害,降低水轮机效率，减小出力。破坏水轮机过流部件，影响机组寿命。产生强烈的噪音和振动，从而影响水轮机的 安全稳定运行。,返回目录,汽蚀类型,叶型汽蚀：发生在水轮机转轮 叶片上的汽蚀。（如图a),间隙汽蚀：水流通过狭小的流道与间隙时流速变大，从而 引起压力降低而产生负压所形成。,图a,(如图b),图b,叶型汽蚀,局部汽蚀：水轮机过流部件局部凸凹不平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。（如图c）,图c,空腔汽蚀：反击式水轮机偏离最优工况时，水轮机出口流速则产生一圆周分量使水流在转轮出口处产生脱流和旋涡形成一大空腔，在中心产生很大真空形成。(如图d),图d,返回目录,水轮机汽蚀的防护,为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，一般从以下几个方面来考虑：,运行方面,水轮机设计制造方面,工程措施方面,返回目录,水轮机的吸出高度,汽蚀系数,吸出高度,水轮机安装高程,返回目录,汽蚀系数,动力真空的相对值为汽蚀系数，用表示。,返回目录,吸出高度,水轮机的吸出高度是指转轮中压力最低点（k）到下游水面的垂直距离，常用HS 表示。,对不同的 规定如下,对不同形式水轮机的HS作如下规定,立轴轴流式水轮机，HS为下游水面至叶片转动中心的距离,（如右图）,立轴混流式水轮机，HS为下游水面至导叶下部底环平面的垂直高度(图右),立轴斜流式水轮机，HS为下游水面至叶片旋转 轴线与转轮室内表面相交点的垂 直距离（如右图）,卧轴混流式、贯流式水轮机，HS为下游水面至叶片最高点的垂直高度（如下图）,返回目录,水轮机安装高程:,水轮机安装高程是水电站厂房设计中的控制性高程，对于不同类型、不同装置方式的水轮机，工程上规定的安装高程位置不同.,反击式水轮机,返回目录,冲击式水轮机,卧轴混流式和贯流式水轮机,立轴轴流式和斜流式水轮机,立轴混流式水轮机,反击式水轮机安装高程确定,返回上页,返回目录,立轴轴流式和斜流式水轮机(如下图),、意义同上，结构系数，转轮中心与导叶中心距离与1的比值，一般取=0.380.46；转轮标称直径，,返回目录,卧轴混流式和贯流式水轮机,式中符号含义与以上各式的相同,返回目录,冲击式水轮机,冲击式水轮机无尾水管，除喷嘴、针阀和斗叶处可能产生间隙汽蚀外，不产生叶型汽蚀和空腔汽蚀，故其安装高程确定应在充分利用水头又保证通风和落水回溅不妨碍转轮运转的前提下，尽量减小水轮机的泄水高度 hp.,返回上页,谢 谢 观 看,返回首页,