水轮机绪论.ppt

《水轮机绪论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水轮机绪论.ppt（107页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、2023/3/1,水轮机,2023/3/1,本课程是水利水电、能源动力类专业的一门主干课程 课程内容：1、水轮机的工作原理（包括反击式水轮机、冲击式水轮机，贯流式水轮机，水泵水轮机）2、水轮机空化、空蚀 3、水轮机模型、原型实验 4、水轮机的主要过流部件及其水力设计 5、不同类型水轮机的工作特性和选型设计,2023/3/1,水轮机泥沙磨损、水力机组水力过渡过程、水轮机运行稳定性等专题：水轮机运行,水泵水轮机：抽水蓄能技术,水轮机结构、安装及检修：水力机组安装与检修,水轮机安装检修及运行,2023/3/1,水轮机直接影响到水电站的运行质量正确、合理地选择和使用水轮机是水电站建设和运行中的一个重要

2、任务 水轮机选择、使用是一个比较复杂的问题：1、作为水力发电能源的河流，其自然条件是多种多样的；2、水电站是作为电力生产企业向用户供电，而用户对电力的需求是不同、动态变化的,为了能正确、合理地选择设计水轮机，需要根据各种类型水轮机的特性，选择合适的水轮机，使其能充分利用自然条件和满足用户的需求；为了高效地使用水轮机，也必须了解水轮机的工作原理、特性和水力设计等方面的知识 熟悉和掌握本课程的内容是从事水电站设计、管理和运行工作的基础,2023/3/1,1 绪 论,1.1 水力发电与水轮机（水力资源开发的方式）1.2 水轮机的工作参数（水轮机的基本工作参数 水轮机功率计算公式）1.3 水轮机的主要

3、类型及结构（水轮机的基本类型 各种类型水轮机的特点 水轮机主要部件）1.4 水轮机产品型号（水轮机牌号的含义）1.5 现代水轮机的发展思考题,2023/3/1,清洁、无污染、可永续利用、不会枯竭、成本低、效益高、对生态环境影响最小的能源（国家发改委2005年11月）大陆水力资源理论蕴藏量为6.94亿kW，年发电量为6.08万亿kWh（按8750h运行时间计）；技术可开发量为5.42亿kW，相应年发电量为2.47万亿kWh，居世界第一位,1.1 水力发电与水轮机,要点：水力发电的基本过程 水力资源开发的方式,1.1.1 水力发电的特点,到2004年底，常规水电已开发装机容量102560 MW（水

4、电总装机容量108260 MW，其中抽水蓄能电站5700 MW），年发电量3280亿kWh，占全国水电技术可开发装机容量的18.9%，占全国电力总装机容最的23.3%,1.0256亿kW,2023/3/1,中国水力资源特点：1.水力资源在地域分布上极不平衡，总体来看，西部多、东部少，水力资源相对集中在西南地区2.大多数河流年内、年际径流分布不均，丰、枯季节流量相差较大3.水力资源集中于大江大河，有利于集中开发和规模外送。水力资源主要富集于金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江等,2023/3/1,2023/3/1,“十一五”时期我国能源建设的总体安排：有序发展煤炭；加快开发石油天然气；在保护环境和做好

5、移民工作的前提下积极开发水电，优化发展火电，推进核电建设；大力发展可再生能源。适度加快“三西”（山西、陕西、内蒙古西部）煤炭、中西部和海域油气、西南水电资源的勘探开发，增加能源基地输出能力；优化开发东部煤炭和陆上油气资源，稳定生产能力，缓解能源运输压力。重点建设五大能源工程,能源发展“十一五”规划(国家发展改革委，二七年四月),(三)积极开发水电基地 按照流域梯级滚动开发方式，建设大型水电基地。重点开发黄河上游、长江中上游及其干支流、澜沧江、红水河和乌江等流域。在水能资源丰富但地处偏远的地区，因地制宜开发中小型水电站,2023/3/1,1.1.2 水力发电的基本过程,水流能量大小取决于流量和落

6、差 天然状态下，河段落差沿河分散，流量多变，它们构成的能量在流动中消耗了 将分散的落差集中起来形成可资利用的水头，并对天然的流量加以控制和调节 水力发电的基本过程：河流上筑坝，抬高上游水位，形成一定的落差，并通过引水管道将水流引入水轮机，驱动水轮机旋转水流的能量就转换成了旋转的机械能，水轮机再带动发电机旋转旋转的机械能转换成了电能,2023/3/1,2023/3/1,动画：1.1 水轮机工作过程,（水头：113/80.6/61，710MW）,2023/3/1,1.1.2 水力资源开发方式,天然集中的落差：瀑布、急滩 人工集中落差采取一系列技术措施，将分散的落差集中起来，形成可利用的水头，并对天

7、然的流量加以控制和调节 由于河流自然条件不同，集中落差的方式（即水力资源开发的方式）也不同，常见：坝式、引水式和混合式（还有两种特殊形式：潮汐式和抽水蓄能式）,2023/3/1,1、坝式（河床式、坝后式）（1）河床式 厂房为坝的一部分,葛洲坝水电厂（水头：27/18.6/8.3，176.2MW）,2023/3/1,清江隔河岩（水头：121.5/103/80.7,310MW）,大坝,引水管道,厂房,（2）坝后式,2023/3/1,坝后溢流式新安江水电厂,2023/3/1,坝内式上犹江水电厂,2023/3/1,2、引水式,当河流上游落差较大时，可建低坝或根本不建坝，再通过引水道（隧洞、明渠或压力钢

8、管）集中水头,2023/3/1,3、混合式 筑坝引水,2023/3/1,1.1.3 水电站建筑物 水工建筑物（如坝、通航建筑物、鱼道等）、引水管道、调压井（室）、电站厂房、尾水管（渠、隧洞）、高压开关站等1.1.4 水电站动力设备 水轮发电机组,动画：1.1 水轮机的作用,2023/3/1,抽水蓄能电站,北京十三陵河北潘家口广州抽水蓄能杭州天荒坪江苏宜兴河北张河湾山东泰安浙江桐柏,上、下两个水库当电力系统有剩余电力时，将下库的水抽至上库贮存；在电力尖峰负荷时，则利用上库的水发电,补充：抽水蓄能式,2023/3/1,浙江江厦潮汐电站（装机容量3200千瓦，居世界第三位）,（最大：法国朗斯潮汐电站

9、，平均潮差8.5米，最大潮差13.5米，装机241万千瓦）,潮汐式,2023/3/1,1.2 水轮机的工作参数,要点：1、基本工作参数（水头H、流量Q、转速n、功率P和效率）；2、水轮机功率计算公式,水轮机的工作参数表明水轮机本身的性能特点及其所处的工作状态（简称“工况”）的特征值 水轮机的基本工作参数：水头H、流量Q、转速n、功率P和效率,2023/3/1,1.2.1 水头位置水头、压力水头和速度水头之和 1、水电站毛水头（水电站上、下游水位的高程差，水电站静水头）依靠水工建筑物，如大坝和引水渠道或管道，在水电站上、下游之间形成水位差,水电站毛水头为：(m)式中 水电站上游水位，m 水电站下

10、游水位，m,水电站水头、总水头、装置水头,2023/3/1,常用电站水头：电站最大水头Hgmax水电站上下游水位在一定组合下出现的最大水位高程差电站最小水头Hgmin水电站上下游水位在一定组合下出现的最小水位高程差,2023/3/1,2、水轮机水头水轮机进口与出口测量断面的水头差 净水头 水流在流经水轮机之前和之后的过水建筑物时（如图中的引水管道、尾水渠），损失掉一部分水头。真正作用在水轮机上的水头是水轮机进口断面I-I与尾水渠出口断面II-II的单位能量之差 反击式水轮机：水轮机水头水轮机蜗壳进口处和尾水管出口处水流的单位能量（位能、压能和动能的总和）之差，即水轮机水头H为：,2023/3/

11、1,2023/3/1,水轮机工作水头又可表示为(m)式中 水电站毛水头；水电站引水（过水）建筑物中的水头损失 即，水轮机水头H等于水电站毛水头扣除引水（过水）建筑物中 的能量（水头）损失,一般用特征水头表示水轮机工作水头的范围：最大水头Hmax、最小水头Hmin、加权平均水头Hw、设计水头Hd、额定水头Hr（nominal;rated）、水轮机输出最大功率的水头Hpmax等，这些水头由水能计算给出,2023/3/1,最大水头Hmax电站最大水头减去一台机空载运行时引水系统所有水头损失后的水轮机水头最小水头Hmin电站最小水头减去水轮机输出允许功率时引水系统所有水头损失后的水轮机水头加权平均水头

12、Hw在规定的运行条件下，考虑功率和工作历时的水轮机水头的加权平均值,2023/3/1,设计水头Hd水轮机最优效率的水头额定水头Hr水轮机在额定转速下，输出额定功率时所需的最小水头水轮机输出最大功率的水头Hpmax水轮机输出设计规定的最大功率时所需的最小水头,2023/3/1,冲击式水轮机 工作水头喷嘴进口断面与射流中心线跟转轮节圆相切处单位水流能量之差,单喷嘴,2023/3/1,1.2.2 流量Q 单位时间内通过水轮机（进口测量断面）的水的体积，单位为m3/s 水轮机特征流量：额定流量Qr：水轮机在额定水头、额定转速下，输出额定功率时的流量；水轮机输出最大功率的流量Qpmax水轮机输出设计规定

13、的最大功率时所需的最小水头下的流量 水轮机空载流量Q0：水轮机在额定转速下空载运行时的流量。注：进入水轮机的流量Q并非全部进入转轮做功，其中一部分从水轮机的旋转部分与固定部分之间的间隙（如混流式水轮机的止漏环间隙和轴流式水轮机桨叶与转轮室之间的间隙）和减压孔中漏损容积效率,2023/3/1,1.2.3 转速n 水轮机转轮单位时间内旋转的次数，单位为r/min或rpm 一般情况下，水轮机主轴与发电机主轴是直接联接的，所以水轮机的额定转速与发电机转速相同,常用水轮机转速：额定转速nr水轮机按电站设计选定的稳态同步转速飞逸转速nrun轴端负荷力矩为零时水轮机可能达到的最高稳态转速最高瞬态转速nm m

14、ax在过渡过程下达到的最高转速,2023/3/1,1.2.4 功率P与效率,1、水轮机输入功率Ph（水流功率）单位时间内流经水轮机的水流所具有的能量式中 r9810N/m3,2转轮输出功率Pm 转轮与轴连接处传递的机械功率 3水轮机机械功率损失Plm 水轮机导轴承、推力轴承（按推力负荷比例分担的部分）和主轴密封中损失的机械功率 4水轮机功率P 转轮输出功率扣除水轮机机械功率损失（Plm）后的功率（P=PmPlm）,2023/3/1,通过水轮机的水流所具有的水力功率Ph并不能全部被水轮机利用，这是因为有一部分能量被消耗于水力损失、容积损失和机械损失Plm等，所以水轮机从主轴轴端输出的功率P小于P

15、h,2023/3/1,5、水轮机效率 水轮机功率P与其输入功率Ph之比，称为水轮机的效率，即,根据效率概念，水轮机功率P可写成(kW)目前，大型水轮机的最高效率可达95%96%,效率是表明水轮机对水流能量的有效利用程度，是一个无量纲的物理量，用百分数（）表示,2023/3/1,水轮机功率另一计算方法：,2023/3/1,H、Q、n、P、等统称为水轮机的“基本工作参数”，不同的水轮机，这些参数的数值不同，而同一水轮机，在不同的情况下，这些参数的数值也会发生变化，但各参数的变化遵循一定的变化规律（用水轮机特性曲线表示）机组正常运行时，n很少变化；Q通过水轮机调节机构加以控制；而功率P及水头H取决于

16、外部因素 功率P的大小取决于电力系统的要求，H的大小取决于水电站上、下游水位的变化。因此，P、H构成了水轮机的主要工作条件，成为水轮机的主要工作参数。至于Q则按照功率计算公式（），根据P、H的变化而变化（进行调节）,（变速恒频或交流励磁）,2023/3/1,1、水轮机水头？水轮机有哪些特征水头，如何定义？2、已知某水电站蜗壳进口断面的压力表读数为0.606Mpa，压力表中心高程为80.6m，通过压力钢管的流量为220m3/s，蜗壳进口断面直径为7.2m，下游水位（尾水渠水位）为91.3m，尾水渠平均流速为2m/s，发电机功率为101MW，发电机效率为0.98，求机组效率及水轮机效率（89 91

17、.2）,作业1,2023/3/1,1.3 水轮机的主要类型及结构,1.3.1 水轮机类型,为了适应各种不同的情况（水电站水头、功率的变化），更有效地利用水力资源，争取更高的效益，出现了各种不同类型的水轮机 根据转轮转换水流能量的方式，水轮机可划分为两大类，即反击式水轮机和冲击式水轮机,要点：1、水轮机的主要类型；2、各种类型水轮机的特点 3、水轮机的主要部件,（水流能量的形式有位能（位置势能）、压能（压力势能）和动能）,2023/3/1,1、反击式水轮机（利用水流的位能、压能和动能做功）水流流经水轮机时，充满整个转轮，转轮叶片受到水流的作用力。该作用力产生的原因是水流绕流转轮叶片时，压能和动能

18、产生了变化（压力从转轮进口到出口逐渐减小），其中主要是水流的压能转换为水轮机的旋转机械能,势能,2023/3/1,2、冲击式水轮机（只利用水流动能做功）高速水流“冲击”转轮而做功。水流自水库、压力前池经引水钢管进入水轮机的进水管，然后通过喷嘴，水流把其所具有的能量（水头）全部转换为动能，形成一股高速射流，射向转轮圆周的叶片上，推动转轮旋转，水流就将其能量传递给了转轮,水并没有充满整个转轮室，转轮室有与大气接触的自由表面，转轮室处在大气压下。从喷嘴射出的射流也是处在大气压力下的自由射流，因此这种水轮机是通过水流动能的转换而获得旋转机械能的（压力保持不变）,1喷嘴；2针阀；3喷针移动机构；4转轮；

19、5外调节机构；6机壳,2023/3/1,说明：不管是“反击式”还是“冲击式”水轮机，它们都是按力学上的作用力与反作用力大小相等、方向相反的规律工作的 水流流经水轮机转轮叶片时，叶片对水流有一作用力，反过来水流对叶片也有一个大小相等、方向相反的作用力。显然，把这两种水轮机叫做“反击式”和“冲击式”是不够确切的，因沿用已久，已成为习惯称呼,2023/3/1,根据转轮内水流运动方向的特征和水轮机结构特征，这两类水轮机又可分为若干种型式：,动画：1.3 水轮机类型,根据转轮布置方式不同，水轮机的装置形式有立式和卧式两种。一般大中型机组都布置成立式,2023/3/1,1.3.2 各种类型水轮机的特点,1

20、、混流式水轮机 水流径向流入、轴向流出转轮的反击式水轮机，又称法兰西斯水轮机（Francis turbine）特点：应用水头范围广；结构简单，运行可靠；效率高,混流式水轮机是目前应用最广泛的水轮机之一 应用范围：大型混流式水轮机一般用于H50700m,1主轴；2叶片；3导叶,2023/3/1,2023/3/1,传统混流式水轮机,X型叶片混流式转轮,2023/3/1,2、轴流式水轮机 在转轮区域，水流轴向进、出转轮的反击式水轮机 根据转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式两种 轴流定桨式水轮机：转轮叶片不可调（或停机可调的）特点：结构简单；偏离设计工况时效率会急剧下降，用于功率

21、不大及水头变化幅度较小的电站 应用范围：350m,1导叶；2叶片；3轮毂,2023/3/1,轴流转桨式水轮机：转轮叶片可与导叶协联调节的轴流式水轮机，又称卡普兰（Kaplan）式水轮机 特点：实现了叶片与导叶的双重调节，高效率区范围宽广；结构较复杂需有转动叶片的操作机构 应用范围：380m,1桨叶；2轮毂；3泄水锥,2023/3/1,2023/3/1,2023/3/1,3、斜流式水轮机 水流斜向流进、流出转轮的反击式水轮机 特点：实现了转轮叶片与导叶的双重调节，有高的效率区；叶片轴线和水轮机轴线斜交，（与轴流式相比）能装设较多的叶片（轴流48片，斜流式812片），提高了应用水头 结构较复杂 应

22、用范围：40200m,1蜗壳；2导叶；3转轮叶片；4尾水管,2023/3/1,4、贯流式水轮机 过流通道呈直线（或S形）布置的轴流式水轮机 根据水轮机与发电机间传动方式的不同，可分为全贯流式和半贯流式两类。目前广泛采用的是半贯流式中的灯泡贯流式,2023/3/1,灯泡贯流式水轮机：发电机置于灯泡体内的贯流式水轮机,1转轮叶片；2导叶；3发电机定子；4发电机转子；5灯泡体,2023/3/1,灯泡贯流式特点：水力效率高（水流基本沿轴向运动）；过流能力大；结构紧凑；制造要求高，运行、检修不便,应用范围：25m以下，平原河流上的电站和潮汐电站,2023/3/1,全贯流式水轮机,1转轮叶片；3发电机转子

23、；4发电机定子；11导叶,全贯流式水轮机：发电机转子直接装在转轮叶片外缘上的贯流式水轮机,2023/3/1,轴伸贯流式水轮机（发电机置于厂房，水轮机轴由尾水管内伸出与发电机相连）1转轮；2水轮机主轴；3尾水管；4齿轮传动装置；5发电机,竖井贯流式水轮机（发电机置于混凝土竖井内）,2023/3/1,潮汐电站常采用灯泡贯流式可逆式水泵水轮机，它有四种工作方式。,2023/3/1,5、水斗式水轮机 转轮叶片呈斗形，且射流中心线与转轮节圆相切的冲击式水轮机，又称培尔顿（pelton）水轮机 特点：应用水头较高；结构简单；不受汽蚀条件限制 应用范围：401770m,2023/3/1,2023/3/1,7

24、双击式水轮机 喷嘴出来的射流首先从转轮外周冲击部分叶片，落到转轮的内部，然后再一次从内周冲击部分叶片（图（c）双击式水轮机效率低，只适用于小型电站，适用水头为10150m,6、斜击式水轮机 喷嘴出来的射流，沿着与转轮旋转平面成某一角度（约为22.50）的方向冲击转轮斗叶（图（b）,斜击式水轮机效率较低，应用水头范围为50400m，适用于中小型电站,2023/3/1,8、可逆式水泵水轮机 既可作为水轮机，又可作为水泵使用，主要应用于抽水蓄能电站，有混流式、轴流式和斜流式三种，其中混流式应用最为广泛 结构与同类水轮机相似 应用范围：混流式：80600m；斜流式：100120m；贯流式：25m以下,

25、2023/3/1,2023/3/1,1.3.3 反击式水轮机的构造 一、反击式水轮机的过流部件（4个）引水部件：由蜗壳和座环组成，将水流均匀而轴对称地引向转轮前的导水机构，并使水流具有一定的速度环量（2rVu）；座环还承担机组的轴向载荷，并把载荷传递给混凝土基础,动画：1.3 蜗壳,2023/3/1,上环,下环,支柱（固定导叶）,金属蜗壳,三峡蜗壳平面尺寸33.8429.17m，进口端直径12.4m，单节D12.1122.6,2023/3/1,2023/3/1,2023/3/1,2023/3/1,导水机构：引导水流按一定的方向进入转轮，并通过改变导叶位置来改变改变流量，调整出力，并可截断水流停

26、机,动画：1.3 导水机构,2023/3/1,2023/3/1,10 连杆,5 转臂,4 连接板,12 控制环,2023/3/1,转轮：将水流的能量转换成旋转机械能,2023/3/1,尾水管：回收转轮出口水流中的剩余能量，并将水流引向下游,小型电站,大中型电站,动画：1.3 泄水部件,2023/3/1,二、反击式水轮机非过流部件 除过流部件外，水轮机还包括主轴、水导轴承和密封装置等非过流部件 水轮机主轴：将转轮的机械能以旋转力矩的形式传递给发电机转子 水轮机导轴承：用来承受水轮机轴上的载荷（径向力），并传给基础,2023/3/1,伞式机组,2023/3/1,1）水轮机主轴 作用：将转轮的机械能

27、以旋转力矩的形式传递给发电机转子 主轴采用实心结构或空心结构：当直径较小时，采用实心结构；当直径较大时，为节省材料和减轻重量，并且当水轮机需要通过大轴轴心补气时，主轴和法兰均采用空心结构 对于轴流转桨式水轮机，由于主轴内需布置桨片液压操作油管，因此主轴只能采用空心结构,水轮机主轴有三种型式：（1）无法兰的光轴。通常用在中小型卧式机组和小型立轴轴流定桨式水轮机中。光轴的一端采用柱面配合键紧固转轮，另一端通过弹性联轴器与发电机主轴相连,图1-19 主轴与转轮的柱面配合键连接1主轴；2转轮；3键槽,2023/3/1,（2）单法兰轴 有两种型式：第一种是用柱面配合键把转轮固定在主轴上，带法兰的一端采用

28、联轴螺栓与发电机主轴法兰连接；第二种是将转轮套在轴上用螺帽固定，带法兰的一端采用螺栓与发电机主轴法兰相连,（3）双法兰轴 这种型式应用最为广泛，它由轴身和两个法兰组成，两端用特制螺栓与转轮和发电机主轴相连接,图1-20 双法兰轴1主轴；2衬套；3螺栓；4螺母,2023/3/1,2）水轮机导轴承 作用：承受水轮机轴上的径向力，并把它传给基础部分 水轮发电机组在运行时，转动部件会产生径向力和轴向力。承受机组径向力的轴承称为径向轴承，通常称为导轴承，而机组轴向力则由安装在发电机部分的推力轴承承当。另外，也可以将推力轴承与导轴承组装在一块，构成径向推力导轴承 水轮机导轴承一般由轴瓦、轴衬和轴承支架构成

29、，根据轴衬采用的材料不同可将导轴承分为巴氏合金轴承、橡胶导轴承、胶木导轴承等三种,2023/3/1,巴氏合金导轴承1油箱盖；2油箱；3冷却器；4轴承体；5回油管；6转动油盘；7油位信号器；8稳定信号器；9油盆盖；10密封橡皮条,2023/3/1,3）水轮机密封装置 水轮机的工作介质是水，因此在水轮机转动部件与固定部件间的间隙处必须设置密封装置，以减少漏水量,（1）水轮机的转轮密封 水流通过混流式水轮机转轮时，部分流量从转轮上冠与顶盖之间的间隙漏走（q1），另一部分水从转轮下环与底环之间的间隙流入尾水管（q2）,水流流经轴流式水轮机转轮时，一部分流量从转轮体与支撑盖之间的间隙漏走（q1），另一部

30、分水从叶片头部与转轮室之间的间隙流入尾水管（q2）,2023/3/1,这两部分漏水所造成的流量损失将使水轮机的效率下降减漏措施：,轴流式水轮机的转轮漏水q2：不设专门的密封装置，通过减少漏水间隙的方法来减少漏水量 转轮漏水q1和混流式水轮机的q2：常采用的密封装置有间隙密封、迷宫密封和梳齿密封等三种。三种密封装置通过增加漏水流道上的水流损失来达到减少漏水量的目的,图1-22 水轮机转轮密封装置示意图（a）间隙密封；（b）迷宫密封；（c）梳齿密封,2023/3/1,图1-22 水轮机转轮密封装置示意图（a）间隙密封（低水头）；（b）迷宫密封（较高水头）；（c）梳齿密封（H100m）,间隙密封（a

31、）：结构最简单，加工、安装最方便，但漏水量最大，适用于低水头水轮机中，常取0.0005D1,梳齿密封（c）：结构复杂，加工、安装难度都较大，而漏水量最小，适用于高水头水轮机中，常取0.5mm左右,迷宫密封（b）：性能介于前二者之间，立式水轮机中常取0.61.0mm，卧式水轮机常取0.30.4mm,密封装置安装时要求间隙尽量均匀，因为如果相差太大就容易引起机组水力振动,2023/3/1,2023/3/1,（2）水轮机主轴密封 为防止q1沿着主轴与固定部件之间的间隙进入厂房，还必须在主轴上安装止漏密封装置 主轴密封分两种：机组正常运行时，防止水轮机导轴承下部漏水的主轴工作密封；当停机检修导轴承或主

32、轴工作密封时，防止尾水从顶盖涌出的检修密封,2023/3/1,检修密封：空气围带,主轴,工作密封（浮动环）,抗磨环,2023/3/1,1.3.4 冲击式水轮机的构造 水斗式水轮机主要部件：喷嘴、喷针、转轮、折向器、机壳,2023/3/1,2023/3/1,1.4 水轮机的牌号及装置型式,水轮机牌号（型号）是用来表示某台水轮机的类型、型号、装置型式及转轮标称直径等基本特征 水轮机产品牌号由三部分组成，各部分间用“”分开,要点：水轮机牌号的含义,2023/3/1,1.4.1 型号第一部分 型号第一部分表示水轮机型式和转轮代号。1水轮机型式用汉语拼音字母表示，见表1-1 对于水泵水轮机，在水轮机型式

33、代号后增加汉语拼音字母“B”2转轮代号采用水轮机比转速或转轮代号表示。当用比转速代号表示时，其代号统一由规口单位编制，用阿拉伯数字表示；当用转轮代号时，可由制造厂自行编号,表1-1 水轮机型式代号,ZZ560LH1130,2023/3/1,1.4.2 型号第二部分 型号第二部分表示水轮机主轴布置型式和结构特征代号。1水轮机主轴布置形式用汉语拼音字母表示，L为立轴布置，W为卧轴布置。主轴非垂直布置形式均用“W”表示 2水轮机结构型式用汉语拼音字母表示，其规定代号见表1-2,表1-2 水轮机结构型式代号,ZZ560LH1130,2023/3/1,1.4.3 型号第三部分 型号第三部分表示水轮机转轮

34、直径（曾称为标称直径，以cm为单位）或转轮直径和其他参数组成，用阿拉伯数字表示,1转轮直径常用来表征水轮机的尺寸大小，按照水轮机基本技术条件（GB/T 154682006），各种类型水轮机的公称直径定义如下：,（1）混流式转轮公称直径D1或D2 D1指转轮叶片进水边正面和下环相交处的直径 D2指转轮叶片出水边正面和下环相交处的直径,ZZ560LH1130,2023/3/1,（2）轴流式、斜流式和贯流式转轮公称直径D1 轴流转桨式、斜流转桨式和贯流转桨式指转轮叶片轴线外缘处转轮室的内径，即转轮叶片中心线与转轮室交点处转轮室直径 轴流定桨式指水轮机叶片外缘圆柱形转轮室的内径 斜流定桨式指水轮机叶片

35、出水边外缘对应的转轮室的内径,（3）冲击式水轮机公称直径D1 转轮水斗和射流中心线相切处的节圆直径,动画：1.4 标称直径,2023/3/1,2水斗和斜击式水轮机，型号的第三部分用下列方式表示：转轮直径/喷嘴数目射流直径 3双击式水轮机，型号的第三部分用下列方式表示：转轮直径/转轮宽带,2023/3/1,1HL220LJ450表示混流式水轮机，转轮代号（比转速）220，立轴，金属蜗壳，转轮直径450cm2ZZ560LH1130表示轴流转桨式水轮机，转轮代号560，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径1130cm3XLB200LJ300表示斜流式泵水轮机，转轮代号200，立轴，金属蜗壳，转轮直径300cm

36、4GD600WP350表示贯流定桨式水轮机，转轮代号600，卧轴，灯泡式进水室，转轮直径350cm5CJ30W120/210表示水斗式（切击式）水轮机，转轮代号30，卧轴，转轮直径120cm，2个喷嘴，射流直径10cm6SJ115W40/20表示双击式水轮机，转轮代号115，卧轴，转轮直径40cm，转轮宽带20cm,1.4.4 水轮机牌号示例,2023/3/1,1.5 现代水轮机的发展过程,1.5.1 水轮机发展简史,公元前几世纪中国、印度,水车（水轮）带动水磨和水碾,Undershot（下击式）water wheels,2023/3/1,Overshot（上击式）water wheels,2

37、023/3/1,Center shot（中击式）water wheels,2023/3/1,First vertical hydraulic turbines appeared in Europe in the 17th century,2023/3/1,1745年英国巴克斯 1750年匈牙利 辛格聂尔 分别提出了一种依靠水流反作用力工作的水力原动机 17511755 俄国彼得堡科学院院士 欧拉 叶片式机械的能量平衡方程（欧拉方程）水轮机的基本方程,欧拉提出的原动机,巴克、辛格聂提出的水力原动机,2023/3/1,第五节 现代水轮机的发展过程,美国 培尔顿 冲击式水轮机,匈牙利 班克 双击式水

38、轮机；1921 英国 仇戈 斜击式水轮机,捷克 卡普兰 螺桨式水轮机,20世纪40年代 贯流式水轮机,18471849 美国 法兰西斯 向心式水轮机,培尔顿提出的冲击式水轮机,卡普兰提出的转桨式水轮机,2023/3/1,第五节 现代水轮机的发展过程,1950 原苏联 B.C 克维亚特科夫斯基/1952 瑞士 德列阿兹 斜流式水轮机,1.5.2 现代水轮机发展趋势,提高单机容量降低水轮机单位容量的造价提高比转速提高水轮机比转速可以增大机组的过流能力，缩小机组尺寸，降低机组成本高比速反击式水轮机由于受到空化和强度条件的限制，适用的水头较低（如果能改善高比速反击式水轮机的空化性能和强度条件就能提高它

39、的应用水头，扩大水头应用范围，从而带来巨大的经济效益）,2023/3/1,第五节 现代水轮机的发展过程,2023/3/1,第五节 现代水轮机的发展过程,2023/3/1,2023/3/1,1.5.3 国外水轮机技术发展新动向,五个方面：改善水力性能 提高运行可靠性 降低制造成本 重视老电站改造 注重环保,2023/3/1,1.5.4 我国水轮机技术的发展,1我国水电建设的发展,预计到2010年我国常规水电装机容量达到19400万kW，占电力总装机容量的26.0%，开发程度达35%；到2015年常规水电装机容量达到27100万kW，占电力总装机容量的28.6%，开发程度达50%；到2020年常规水电装机容量达到32800万kW，占电力总装机容量的28.6%，开发程度达60%,2水轮机选型、设计经历的五个阶段（1）起步阶段（2）引入前苏联转轮系列阶段（3）试行我国水轮机暂行系列型谱阶段（4）实行招标竞争选型阶段（5）走向成熟阶段,2023/3/1,1-1 叙述水力发电的基本过程。1-2 水轮机的工作参数有哪些？1-3 现代水轮机的类型是如何划分的？1-4 各种类型水轮机的特点。1-5 反击式水轮机各过流部件的作用。1-6 水轮机牌号各部分的含义。1-7 现代水轮机的发展趋势。,