水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及工作原理培訓(xùn)講義

1、水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及工作原理培訓(xùn)講義 目 錄第一章 水輪發(fā)電機(jī)組概述3一、水輪機(jī)的主要類型及適用水頭3二、水輪發(fā)電機(jī)組的形式9第二章 水輪機(jī)的型號(hào)及標(biāo)稱直徑12一、型號(hào)說明12二、水輪機(jī)的型號(hào)舉例13三、各種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑D114四、轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列14第三章 水輪機(jī)的工作參數(shù)15一、水頭(H)15二、流量(Q)16三、轉(zhuǎn)速n16四、出力P與效率16第四章 公司電站主機(jī)設(shè)備參數(shù)表（部分）19一、小水電廠設(shè)備參數(shù)19二、大水電廠設(shè)備參數(shù)20第五章 水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)23一、反擊式水輪機(jī)的主要組成部件23二、混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪24三、軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪30四、水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)33五、混流式水輪機(jī)的引水部件3

2、7六、 軸流式水輪機(jī)的引水部件39七、水輪機(jī)的泄水部件40八、水輪機(jī)其他部件41九、水輪機(jī)的輔助裝置46第六章 水輪發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)50一、水輪發(fā)電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子50二、水輪發(fā)電機(jī)的主要附屬部件52第一章 水輪發(fā)電機(jī)組概述自然界有多種能源，目前已被開發(fā)利用的能源主要有熱能、水能、風(fēng)能和核能。水能是一種可再生能源，水能開發(fā)具有成本低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、啟動(dòng)快、消耗少、適用于調(diào)峰和調(diào)頻、污染少等優(yōu)點(diǎn)。水電站是借助水工建筑物和機(jī)電設(shè)備將水能轉(zhuǎn)換為電能的企業(yè)。水電站的形式主要取決于集中水頭的方式，根據(jù)集中水頭方式的不同，水電站分為壩后式水電站、引水式水電站和混合式水電站。一、水輪機(jī)的主要類型及適用水頭根據(jù)

3、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪所轉(zhuǎn)換水流能量的特征可分為反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)兩大類，總分類圖如下。1.1反擊式水輪機(jī)的類型及適用水頭反擊式水輪機(jī)的類型反擊式水輪機(jī)利用水流的勢(shì)能和動(dòng)能做功的水輪機(jī)，其轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)的水流在通過轉(zhuǎn)輪葉片流道時(shí)，始終是連續(xù)充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪的有壓流動(dòng)，并在轉(zhuǎn)輪空間曲面形葉片的約束下，連續(xù)不斷地改變流速的大小和方向，從而對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片產(chǎn)生一個(gè)反作用力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)水流通過水輪機(jī)后，其動(dòng)能和勢(shì)能大部分被轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。反擊式水輪機(jī)的適用水頭混流式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)如圖1-1所示，水流從四周沿徑向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，然后近似以軸向流出轉(zhuǎn)輪，其應(yīng)用水頭范圍較廣，約為20700m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定且效

4、率高，是應(yīng)用最廣泛的一種水輪機(jī)。圖1-1 混流式水輪機(jī)1主軸；2葉片；3導(dǎo)葉軸流式水輪機(jī)軸流式水輪機(jī)如圖1-2所示，水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng)，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流保持軸向流動(dòng)，其應(yīng)用水頭約為380m。軸流式水輪機(jī)在中低水頭、大流量水電站中得到廣泛應(yīng)用，軸流式水輪機(jī)分為軸流定漿及軸流轉(zhuǎn)漿兩種類型。圖1-2 軸流式水輪機(jī)1導(dǎo)葉；2葉片；3輪轂斜流式水輪機(jī)斜流式水輪機(jī)如圖1-3所示，水流在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)沿著與主軸成某一角度的方向流動(dòng)，其轉(zhuǎn)輪葉片大多做成可轉(zhuǎn)的形式。因此，斜流式水輪機(jī)具有較寬的高效率區(qū)，適用水頭在軸流式與混流式水輪機(jī)之間，約為40200m。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝要求和造價(jià)較

5、高，一般只在大中型水電站中使用，目前這種水輪機(jī)應(yīng)用還不普遍。圖1-3 斜流式水輪機(jī)1蝸殼；2導(dǎo)葉；3轉(zhuǎn)輪葉片；4尾水管貫流式水輪機(jī)貫流式水輪機(jī)是一種流道近似為直筒狀的臥軸式水輪機(jī)，它不設(shè)蝸殼，葉片有固定和轉(zhuǎn)動(dòng)兩種。根據(jù)發(fā)電裝置形式的不同，分為：a.全貫流式（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接安裝在轉(zhuǎn)輪葉片的外緣，目前這種機(jī)型很少使用）圖1-4 全貫流式水輪機(jī)1轉(zhuǎn)輪葉片；2轉(zhuǎn)輪輪緣；3發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子輪輞；4發(fā)電機(jī)定子；5、6支柱；7軸頸；8輪轂；9錐形插入物；10拉緊桿；11導(dǎo)葉；12推力軸承；13導(dǎo)軸承b.半貫流式（有軸伸式、豎井式和燈泡式等裝置形式，前兩種形式效率較低，一般只用于小型水電站；燈泡式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)

6、定性好、效率較高，應(yīng)用最為廣泛）兩類。貫流式水輪機(jī)的適用水頭為125m，適用于低水頭、大流量的水電站。以上三種水輪機(jī)示意圖如下。軸伸式貫流機(jī)組(Z)：發(fā)電機(jī)安裝在外面，水輪機(jī)軸伸出到尾水管外面。圖1-5 軸伸貫流式水輪機(jī)1轉(zhuǎn)輪；2水輪機(jī)主軸；3尾水管；4齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；5發(fā)電機(jī)豎井式貫流機(jī)組(S)：發(fā)電機(jī)安裝在豎井內(nèi)。圖1-6豎井貫流式水輪機(jī)1豎井；2增速裝置；3軸承座；4止水套；5固定導(dǎo)葉；6葉片；7尾水管燈泡貫流式(P)：發(fā)電機(jī)組安裝在密閉的燈泡體內(nèi)，使用較廣泛，機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，流道形狀平直，水力效率高。圖1-7 燈泡貫流式水輪機(jī)1.2沖擊式水輪機(jī)及適用水頭沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪始終處于大氣中，來

7、自壓力鋼管的高壓水流在進(jìn)入水輪機(jī)之前已轉(zhuǎn)變成高速自由射流，該射流沖擊轉(zhuǎn)輪的部分輪葉，并在輪葉的約束下發(fā)生流速大小和方向的急劇改變，從而將其動(dòng)能大部分傳遞給輪葉。在射流沖擊輪葉的整個(gè)過程中，射流內(nèi)的壓力基本不變，近似為大氣壓，水流具有與空氣接觸的自由表面。根據(jù)水流射向轉(zhuǎn)輪方向不同，可分為以下三種形式。沖擊式(根據(jù)水流射向轉(zhuǎn)輪方向劃分)水斗式水輪機(jī)水斗式水輪機(jī)又稱切擊式水輪機(jī)。如圖1-8所示，從噴嘴出來的高速自由射流沿轉(zhuǎn)輪周圍切線方向垂直沖擊輪葉。 圖1-8 水斗式水輪機(jī)這種水輪機(jī)適用于高水頭、小流量的水電站，特別是當(dāng)水頭超過400m時(shí)，混流式水輪機(jī)已不太適用，常采用水斗式水輪機(jī)。大型水斗式水輪機(jī)

8、的應(yīng)用水頭約為3001700m，小型水斗式水輪機(jī)的應(yīng)用水頭約為40250m。目前水斗式水輪機(jī)的最高水頭已應(yīng)用到1767m（奧地利萊塞克電站），我國(guó)天湖水電站的水斗式水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭為1022.4m。斜擊式水輪機(jī)斜擊式水輪機(jī)如圖1-9所示，由噴嘴出來的射流沿圓周斜向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗。圖1-9 斜擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪水流從轉(zhuǎn)輪的一側(cè)進(jìn)入輪葉再從另一側(cè)流出輪葉。與水斗式相比，其過流量較大，但效率較低，這種水輪機(jī)一般多用于中小型水電站，適用水頭一般為20300m。雙擊式水輪機(jī)雙擊式水輪機(jī)如圖1-10所示，從噴嘴出來的射流先后兩次沖擊在轉(zhuǎn)輪葉片上。這種水輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，但效率低、轉(zhuǎn)輪葉片強(qiáng)度差，僅適用于

9、單機(jī)出力不超過1000KW的小型水電站，其適用水頭一般為5100m。圖1-10 帶有閘板閥門的雙擊式水輪機(jī)1工作輪；2噴嘴；3調(diào)節(jié)閘板；4舵輪；5引水管；6尾水槽各類水輪機(jī)及其應(yīng)用水頭范圍表表1-1 水輪機(jī)類型及其應(yīng)用水頭范圍類型形式適應(yīng)水頭范圍（m）反擊式混流式混流式20700混流可逆式80600軸流式軸流轉(zhuǎn)漿式380軸流定漿式350斜流式斜流式40200斜流可逆式40120貫流式貫流轉(zhuǎn)漿式125貫流定漿式?jīng)_擊式水斗式401700斜擊式20300雙擊式5100二、水輪發(fā)電機(jī)組的形式1、按照布置方式的不同分類水輪發(fā)電機(jī)可分為臥式和立式兩種。臥式水輪發(fā)電機(jī)適合中小型、貫流式及沖擊式水輪機(jī)。一般低

10、、中速的大中型機(jī)組多采用立式發(fā)電機(jī)。2、按照推力軸承位置的不同分類立式發(fā)電機(jī)又分為懸式和傘式兩種。懸式發(fā)電機(jī)：推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方的發(fā)電機(jī)，它適用于轉(zhuǎn)速在100r/min以上。其優(yōu)點(diǎn)是推力軸承損耗小，裝配方便，運(yùn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定；缺點(diǎn)是機(jī)組高度較大，耗費(fèi)鋼材多。懸吊式發(fā)電機(jī)如下圖所示（SF15-20/3920懸式發(fā)電機(jī)）。圖1-11 懸吊式水輪發(fā)電機(jī)1集電環(huán)；2刷架；5上機(jī)架；6上擋風(fēng)板；7空冷器；8定子；9下?lián)躏L(fēng)板；10加熱器；11下機(jī)架；12接地碳刷；13制動(dòng)器；14轉(zhuǎn)子；15定子基礎(chǔ)板；16機(jī)械過速保護(hù)裝置；17滅火水管傘式發(fā)電機(jī)：推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方的發(fā)電機(jī)。上下有兩個(gè)導(dǎo)軸承分別位于上下機(jī)架內(nèi)

11、的叫做普通傘式。有一個(gè)導(dǎo)軸承位于上機(jī)架中心的叫做半傘式；只有一個(gè)導(dǎo)軸承位于下機(jī)架中的叫做全傘式。它適用于轉(zhuǎn)速在150r/min以下。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組高度低，可降低廠房高度，節(jié)省鋼材；缺點(diǎn)是推力軸承損耗大，安裝、檢修、維護(hù)都要不方便。圖1-12 SF140-64/13500全傘發(fā)電機(jī)第二章 水輪機(jī)的型號(hào)及標(biāo)稱直徑一、型號(hào)說明水輪機(jī)的型號(hào)由三部分組成，每一部分用短橫線“”隔開。第一部分由漢語拼音字母與阿拉伯?dāng)?shù)字組成，其中拼音字母表示水輪機(jī)型式，阿拉伯?dāng)?shù)字表示轉(zhuǎn)輪型號(hào)，入型譜的轉(zhuǎn)輪的型號(hào)為比轉(zhuǎn)速數(shù)值(比轉(zhuǎn)速：保持水輪機(jī)形狀與運(yùn)行工況相似，改變其尺寸大小，在單位水頭下發(fā)出單位出力所具有的水輪機(jī)轉(zhuǎn)速)，未入

12、型譜的轉(zhuǎn)輪的型號(hào)為各單位自己的編號(hào)，舊型號(hào)為模型轉(zhuǎn)輪的編號(hào)；可逆式水輪機(jī)在水輪機(jī)型式后加“N”表示。第二部分由兩個(gè)漢語拼音字母組成，分別表示水輪機(jī)主軸布置形式和引水室的特征；第三部分為水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的標(biāo)稱直徑以及其它必要的數(shù)據(jù)。水輪機(jī)型號(hào)中常見的代表符號(hào)如表所示。對(duì)于沖擊式水輪機(jī)，上述第三部分應(yīng)表示為：轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑(cm)/每個(gè)轉(zhuǎn)輪上的噴嘴數(shù)×射流直徑(cm)。比轉(zhuǎn)速：保持水輪機(jī)形狀與運(yùn)行工況相似，改變其尺寸大小，在單位水頭下發(fā)出單位出力所具有的水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度 (即：幾何相似的水輪機(jī)，當(dāng)工作水頭為1m，輸出功率為1kW且機(jī)械效率為100%時(shí)水輪機(jī)自身的轉(zhuǎn)速。) 。比轉(zhuǎn)數(shù)可以作為機(jī)器分類

13、、系列化和相似設(shè)計(jì)的依據(jù)。比轉(zhuǎn)數(shù)小反映機(jī)器的流量小，全壓(或揚(yáng)程、水頭)高；反之,比轉(zhuǎn)數(shù)大則機(jī)器的流量大,全壓（或揚(yáng)程、水頭）低。前者適合離心式,后者適合軸流式,混流式（斜流式）介于兩者之間，所以可用比轉(zhuǎn)數(shù)大小劃分機(jī)器類型。在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)先按給定的參數(shù)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)，再根據(jù)比轉(zhuǎn)數(shù)大小決定機(jī)器類型。比轉(zhuǎn)數(shù)大小也反映葉輪的形狀。比轉(zhuǎn)數(shù)與葉輪形狀的關(guān)系為不同類型泵的比轉(zhuǎn)數(shù)與葉輪形狀的關(guān)系。比轉(zhuǎn)數(shù)越大葉輪外徑就越小，而寬度越大。反之，比轉(zhuǎn)數(shù)越小，則葉輪外徑越大，寬度越小。在一定流量和全壓（或揚(yáng)程、水頭）下，比轉(zhuǎn)數(shù)與機(jī)器轉(zhuǎn)速成正比。提高轉(zhuǎn)速可減小葉輪外徑，增加寬度；而降低轉(zhuǎn)速，則須增加葉輪外徑，減小寬度。型號(hào)

14、第三部分的說明對(duì)反擊式水輪機(jī)：表示轉(zhuǎn)輪的標(biāo)稱直徑水斗式或斜擊式水輪機(jī)，其表示方法為：對(duì)雙擊式水輪機(jī)，其表示方法為：二、水輪機(jī)的型號(hào)舉例 (1) HL240 LJ 410混流式水輪機(jī)，型號(hào)240（比轉(zhuǎn)速)，立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為410cm(2) ZZ440 LH 430軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，型號(hào)440，立軸，混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑430cm (3) 2CJ20W 120/2×10 轉(zhuǎn)輪型號(hào)為20，水斗式水輪機(jī)，臥軸，一根軸上裝設(shè)兩個(gè)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪直徑為120cm, 每個(gè)轉(zhuǎn)輪兩個(gè)噴嘴，設(shè)計(jì)射流直徑為10cm。(4) GZ440WP750表示貫流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)440，臥軸，燈泡式機(jī)組，轉(zhuǎn)

15、輪標(biāo)稱直徑750cm。(5) SJ40W50/40：表示雙擊式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)40，臥軸布置，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑50cm，轉(zhuǎn)輪軸向長(zhǎng)度40cm。(6) XLNLJ300：表示斜流可逆式水泵水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)200，立軸布置，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑300cm。三、各種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑D1HL：轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口邊上最大直徑ZL、XL：轉(zhuǎn)輪葉片軸心線相交處的轉(zhuǎn)輪室直徑CJ：轉(zhuǎn)輪與射流中心線相切處節(jié)圓直徑四、轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列(cm)253035(40)42506071(80)8410012014016018020022525027530033038041045050055060065

16、07007508008509009501000     注：表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字僅適用于軸流式水輪機(jī)。第三章 水輪機(jī)的工作參數(shù)反映水輪機(jī)工作狀況特性值的一些參數(shù)，稱水輪機(jī)的基本參數(shù)。水輪機(jī)的基本參數(shù)主要有工作水頭H(m)、流量Q(m3/s)、出力N(kw)、效率，機(jī)組轉(zhuǎn)速n。一、水頭(H)水輪機(jī)的水頭（亦稱工作水頭）是指水輪機(jī)進(jìn)口和出口截面處單位重量的水流能量差，如圖2-1所示，對(duì)反擊式水輪機(jī)，進(jìn)口斷面取在蝸殼進(jìn)口處AA斷面，出口斷面取在尾水管出口BB斷面。圖2-1 水電站和水輪機(jī)的水頭示意圖 毛水頭(Hg) 上、下游水位差稱為水電站的毛水頭Hg，

17、其單位為m。Hg=ZU - ZD 反擊式水輪機(jī)的工作水頭（H）水輪機(jī)工作水頭又稱凈水頭，是水輪機(jī)做功的有效水頭。毛水頭 - 水頭損失=凈水頭H=EA- EB=Hg - hI-A 沖擊式水輪機(jī)的水頭H=ZU- ZZ - hI-A其中ZU和ZZ分別為上游和水輪機(jī)噴嘴處的水位。 特征水頭表示水輪機(jī)的運(yùn)行范圍和運(yùn)行工況的幾個(gè)典型水頭。最大工作水頭Hmax：是允許水輪機(jī)運(yùn)行的最大凈水頭。它對(duì)水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)有決定性的影響。 Hmax=Z正-Z下min-hI-A最小工作水頭Hmin：是保證水輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的最小水頭。 Hmin=Z死-Z下max-hI-A設(shè)計(jì)水頭(計(jì)算水頭) Hr：是水輪機(jī)發(fā)額定出

18、力時(shí)的最小凈水頭。加權(quán)平均水頭Ha：是在一定時(shí)期內(nèi)（視水庫調(diào)節(jié)性能而定），所有可能出現(xiàn)的水輪機(jī)水頭的加權(quán)平均值，是水輪機(jī)發(fā)出額定出力時(shí)間最長(zhǎng)的凈水頭。 Ha =Z上a-Z下a二、流量(Q)單位時(shí)間內(nèi)通過水輪機(jī)某一特定過流面的水流體積，常用單位為：m3/s。在設(shè)計(jì)水頭下，水輪機(jī)以額定轉(zhuǎn)速、額定出力運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的水流量稱為設(shè)計(jì)流量Qr。Q隨H、N的變化：H、P一定時(shí)， Q也一定；當(dāng)H=Hr、P=P額時(shí)，Q為最大。三、轉(zhuǎn)速n水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速是水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，常用符號(hào)n表示，常用單位為r/min。四、出力P與效率指水輪機(jī)軸端輸出的功率，常用符號(hào)P表示，常用單位為KW。水輪機(jī)的輸入功率 是

19、單位時(shí)間內(nèi)通過水輪機(jī)的水流的總能量，即水流的出力，常用符號(hào)Pn 表示，則Pn=QH =9.81QH由于水流通過水輪機(jī)時(shí)存在一定的能量損耗，所以水輪機(jī)出力P總是小于水流出力Pn。水輪機(jī)出力P與水流出力Pn之比稱為水輪機(jī)的效率，用符號(hào)t表示。t=P/Pn由于水輪機(jī)水能在工作過程中存在能量損耗，故水輪機(jī)的效率t1。水輪機(jī)的出力可寫成P= Pnt=9.81QHt水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)軸端的出力，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩M用來克服發(fā)電機(jī)的阻抗力矩，并以角速度旋轉(zhuǎn)。水輪機(jī)出力P、旋轉(zhuǎn)力矩M和角速度之間有以下關(guān)系式P=M=M2n/60式中 水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s； M水輪機(jī)主軸輸出的旋轉(zhuǎn)力矩，N·m；

20、 n水輪機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。水輪機(jī)的損失：1、容積損失：進(jìn)入水輪機(jī)的流量Q，有部分會(huì)從水輪機(jī)固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的縫隙及其他縫隙中漏失而造成損失；2、水力損失：作用于水輪機(jī)的工作水頭H中，在水流進(jìn)出水輪機(jī)的過流部件時(shí)為克服沿程摩擦局部阻力而消耗一部分能量；3、機(jī)械損失：在能量轉(zhuǎn)換過程中，水輪機(jī)還必須克服主軸軸承的摩擦，及其他部分與固定部分之間的摩擦，造成出力損失。第四章 公司電站主機(jī)設(shè)備參數(shù)表（部分）一、小水電廠設(shè)備參數(shù)序號(hào)特性參數(shù)備 注水輪機(jī)臺(tái)套數(shù)2222225設(shè)備型號(hào)HLA351-WJ-94HLA551-WJ-62HLB12-LJ-115CJA237-L-170/2×16HL551

21、WJ100HLD358C-LJ-156ZDT03-LH-300制造廠家杭州大路杭州大路東風(fēng)東風(fēng)廠宜賓富源德陽東方浙江金輪水輪機(jī)型式臥式混流式臥式混流式混流式?jīng)_擊式臥式混流式混流式軸流定槳式額定出力（MW）6.51.58.583.218.752.5額定轉(zhuǎn)速（r/min）10001000600428.6600600150飛逸速度（r/min）1737178112067711200r/min1090314額定流量（m3/s）3.53.58.343.28.4m3/s9.3749.1額定水頭（m）2106011931345.9m2196.4轉(zhuǎn)輪直徑（mm）940620115017001005156030

22、0發(fā)電機(jī)設(shè)備型號(hào)SFW-J6300-6/1730SFW-J1500-6/1480SF8500-10/2600SF800014/2860 SFW3200-10/1730SF18-10/3250SF-J2500-40/4250額定出力（MW）6.31.58.583.2182.5額定轉(zhuǎn)速（rpm）10001000600428.6600600150冷卻方式空冷管道通風(fēng)空冷空冷空冷空冷器風(fēng)冷風(fēng)冷二、大水電廠設(shè)備參數(shù)1、 公司各電廠主要機(jī)電設(shè)備臺(tái)帳匯總表-水輪機(jī)序號(hào)特性參數(shù)1.臺(tái)套數(shù)5保安機(jī)組4396334434341.設(shè)備型號(hào)HL295-LJ-830HLA-551-LJ-210HLA855LJ505HL

23、(PO50)-LJ-525HK-IRP(1#-5#)GZA684-WP-690（6#-9#）HK-1RTGZ-WP-630K89/4aGZ(113)-WP-640GZ-WP-630HL(PO50)-LJ-630HLF196AO-LJ-660ZZ-LH-580HLNTP-LJ-5041.制造廠家VOITH/哈電哈電哈電富春江富士日立公司日立/哈電ELIN公司澳地利東芝水電浙富水電浙富股份阿爾斯通富春江水電ALSTOM/東電2.水輪機(jī)型式混流式混流式混流式混流式燈泡貫流式燈泡貫流式燈泡貫流式燈泡貫流式燈泡貫流式燈泡貫流式混流式混流式軸流轉(zhuǎn)漿式混流可逆式3.額定出力（MW）24815.5MW2565

24、82.530.9546.421.0618.0520.51519.07142.9204.151.5G:3064.最大出力（MW）290256592.531.8548.1921.0619.122.7820.97142.9226.851.5P:3065.額定轉(zhuǎn)速（rpm）68.18272166.710078.9136.4757583.393.7593.7588.2115.43006.飛逸速度（rpm）140560315200185.4314（協(xié)聯(lián)）370（非協(xié)聯(lián)）225207190(協(xié)聯(lián))273188176,43154657.額定流量（m3/s）62839.4225243.77403252.2436

25、1312330.86351.5352.57422.32270.4G:118.3P:1068.額定水頭（m）44.545128398.5206.86.556.86.1445420.72959.最高水頭（m）60.160.1156544.6813.227.3108.59.79.553.259.7525.2933510.最低水頭（m）36.236.29734.672.28.433.03.03.53943.8512.9272.811.額定油壓（MPa）6.02.5636.36.06.46.06.06.36.36.36.36.36.312.設(shè)計(jì)效率（）90.85-9593.793.59894.0894.

26、593.2790.5593.991.5894.12%G：98.4%P:98.5%13.轉(zhuǎn)輪直徑8300mm21005050mm5250mm6900mm5460mm6300mm6300mm6400mm6300mm6300mm6600mm5800mm5040mm備注2、 公司各電廠主要機(jī)電設(shè)備臺(tái)帳匯總表-發(fā)電機(jī)1.臺(tái)套數(shù)5保安機(jī)組4396334434341.設(shè)備型號(hào)SF240-88/17290SF1522/4250SF250-36/10200SF80-60/10400TFFZBLW-RDSFG45-44/5850SV628/80-155SV588/80195SFWG19.972/6850SFWG1

27、8.564/6400SF140-64/13500SF200-68/15250SF50-52/9610SFD300-20/7002.制造廠家哈電哈電哈電富士富春江日本日立哈電ALSTOMELIN澳地利東芝水電浙江富春江浙富股份哈電浙江富春江ALSTOM/東電3.額定出力（MW）24017.6525080304521.0618.519.918.514020050G:300P:3204.最大出力（MW）28020.302509031.5847.3721.0619.522.120.5614021050G:300P:3255.額定轉(zhuǎn)速（rpm）68.18272166.710078.9136.475758

28、3.393.7593.7588.2115.43006.定子額定電流（A）9775970.4101833718.8173626051286.710721218.81130.38553.58146.043234.5107137.轉(zhuǎn)子額定電流（A）19064841540918791830.610947185605601297.91610871G:1661P:14768.出口電壓（kV）15.7510.515.7513.810.510.510.510.5010.510.510.515.7510.5189.功率因數(shù)（cos）0.90.850.90.90.950.950.90.950.90(滯后)0.90

29、(滯后)0.90(滯后)0.9（滯后）0.85(滯后)G:0.9P:0.97510.冷卻方式空冷空冷空冷空冷空冷空冷空冷軸向空冷空冷空冷空冷空冷空冷空冷11.接線方式4YY4Y4Y單Y雙星形YY1YY4Y4Y2Y4Y12.設(shè)計(jì)效率（）98.5398.6998.119898.5395.6896.6997.3897.0698.5998.598.02G:98.72%P:98.84%13.備注第五章 水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)水能主要以壓能的形態(tài)由轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,這是反擊式水輪機(jī)水力作用的基本特征,反擊式水輪機(jī)的工作過程是:有壓水流由壓力鋼管經(jīng)蝸殼引入導(dǎo)水機(jī)構(gòu),進(jìn)入轉(zhuǎn)輪并將其能量傳遞給轉(zhuǎn)輪,促使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng),再由主軸

30、以旋轉(zhuǎn)力矩的形式將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī),最后水流經(jīng)尾水管排向下游。一、反擊式水輪機(jī)的主要組成部件反擊式水輪機(jī)主要由引水部件、導(dǎo)水部件、工作部件和排水部件四部分組成。1、引水部件蝸殼：將水流均勻、旋轉(zhuǎn)，以最小水頭損失送入轉(zhuǎn)輪。引水室蝸殼式：以沿水流方向過水?dāng)嗝娴拿娣e逐漸減小的蝸形流道，緊緊圍住導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，使水流進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)具有一定的旋轉(zhuǎn)環(huán)量，并基本保證水流的對(duì)稱、均勻性，從而提高效率。貫流式：燈泡貫流引水室為貫流式引水室，是水流從進(jìn)口引進(jìn)后，直 接貫流過水輪機(jī)，水流方向不轉(zhuǎn)彎，引水室中的水流呈均勻軸對(duì)稱狀，水力損失很小，水流利用率高。蝸殼座環(huán)：水輪機(jī)過流部件，也是水輪機(jī)承重部件，是水輪機(jī)的支柱，支撐

31、水輪機(jī)的固定導(dǎo)水葉(導(dǎo)葉)，其作用是合理分配流量，及導(dǎo)流，使水流有方向、均勻地進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。1.金屬蝸殼：適用于水頭在35m以上水流相對(duì)較小（精致合理，能承受較大壓力，結(jié)構(gòu)緊密，安裝方便）。2. 混凝土蝸殼：適用于水頭低于40m2、導(dǎo)水部件導(dǎo)水機(jī)構(gòu)：控制工況，改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的水流環(huán)量，根據(jù)機(jī)組所帶負(fù)荷的變化情況隨時(shí)調(diào)節(jié)水輪機(jī)的引用流量，以改變機(jī)組出力的大小，并進(jìn)行開、停機(jī)操作。導(dǎo)葉：直接調(diào)節(jié)流量的過流部件，其水力性直接影響水輪機(jī)的工作效率；底環(huán)：安放導(dǎo)葉下軸套的底部圓環(huán)；頂蓋：安裝導(dǎo)葉上部軸套的場(chǎng)所，防止水流外溢。軸流式機(jī)組還可起引導(dǎo)水流平穩(wěn)轉(zhuǎn)彎的作用，臥式機(jī)組中又叫后環(huán)。導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：作用是用以轉(zhuǎn)

32、動(dòng)導(dǎo)葉，調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，主要由接力器、推拉桿、控制環(huán)、連桿和拐臂組成。3、工作部件轉(zhuǎn)輪（水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)換為剛性機(jī)械能的核心部件)：能量轉(zhuǎn)換，決定水輪機(jī)的尺寸、性能、結(jié)構(gòu)。反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪分為：混流式：通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的水流徑向流入轉(zhuǎn)輪，從轉(zhuǎn)輪扭曲形葉片之間的流道進(jìn)口向出口流動(dòng)，水流到達(dá)流道出口時(shí)，由于扭曲形流道改變了水流的前進(jìn)方向，水流給轉(zhuǎn)輪一個(gè)反作用力，使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)力矩，將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；軸流式：通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪葉片之間的流道進(jìn)口時(shí)，水流軸向流進(jìn)，又從出口軸向流出轉(zhuǎn)輪，進(jìn)入尾水管。軸流式與混流式轉(zhuǎn)輪概念上的區(qū)別：軸流式水輪機(jī)，水流沿軸向流入，軸向流出，而混流式機(jī)組

33、水流沿徑向流入，軸向流出轉(zhuǎn)輪。4、 排水部件泄水錐及尾水管：回收能量、排水至下游。泄水錐：螺旋焊接在輪轂下方，用于引導(dǎo)由輪葉間流道出來的水流順利變成軸向，減少渦流，避免水流互相碰撞及向上旋轉(zhuǎn)造成的水力損失，從而提高轉(zhuǎn)換效率。尾水管：其性能好壞對(duì)水輪機(jī)能量轉(zhuǎn)換和氣蝕特性有明顯影響；尾水管的作用有：將轉(zhuǎn)輪出口的水流引向下游，為檢修水輪機(jī)提供條件；充分利用上游水位至轉(zhuǎn)輪高程處的水頭；充分利用出口的水流能量增加機(jī)組出力。尾水管的類型：直錐型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用早；彎肘型：開挖工程最少，節(jié)能投資；一般用于小電站。曲膝型：水流損失較大，能量回收率低。一般用于臥式機(jī)組和小電站。反擊式水輪機(jī)除了上述的四大主要部件

34、外，屬于水輪機(jī)本身的主要部件還有：主軸、軸承、密封裝置及附屬部分。本次主要針對(duì)混流式和軸流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論。二、混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪是將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的核心部件。轉(zhuǎn)輪各過流部分應(yīng)滿足水力設(shè)計(jì)的型線要求，有足夠的強(qiáng)度和剛度。另外，制造轉(zhuǎn)輪的材料應(yīng)具備抗空蝕損壞、耐泥沙磨損的性能?；炝魇剿啓C(jī)適用的水頭范圍廣。由于應(yīng)用水頭和流量的不同，其轉(zhuǎn)輪的形狀也各不相同，如圖5-1所示，圖（a）應(yīng)用于水頭較低、流量較大的轉(zhuǎn)輪；圖（b）應(yīng)用于高水頭、小流量的轉(zhuǎn)輪。 (a) 低水頭 (b) 高水頭圖5-1 混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪不管什么形狀的混流式水輪機(jī)，其轉(zhuǎn)輪基本上由上冠、下環(huán)、葉片、上下止漏裝置、泄水錐和減

35、壓裝置組成，圖5-2為混流式轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖5-2 混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪示意圖1減壓裝置；2、6止漏環(huán)；3上冠；4葉片；5泄水錐；7下環(huán)1、轉(zhuǎn)輪上冠轉(zhuǎn)輪上冠的作用第一是支承葉片，第二是與下環(huán)構(gòu)成過流通道。上冠形似圓錐體，其上部中間為上冠法蘭，此法蘭的上面與主軸相連，其下面固定有泄水錐，在上冠上固定有均勻分布的葉片。在上冠法蘭的外圍開有幾個(gè)減壓孔，在其外側(cè)面裝有減壓裝置。2、轉(zhuǎn)輪葉片葉片的作用是直接將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。葉片斷面形狀為翼形，葉片數(shù)目為1024片，葉片的形狀、數(shù)目及制造葉片的材料，均對(duì)水輪機(jī)的效率及水輪機(jī)抗空蝕、耐磨損的性能產(chǎn)生很大影響。葉片上端與上冠相連，下端與下環(huán)連成一整體。3、轉(zhuǎn)

36、輪下環(huán)轉(zhuǎn)輪下環(huán)的作用：增加轉(zhuǎn)輪的強(qiáng)度和剛度；與上冠形成過流通道。4、泄水錐泄水錐的作用是引導(dǎo)由葉片出來的水流順利地變成軸向，避免水流互相撞擊和向上旋轉(zhuǎn)所造成的水力損失，從而保證水輪機(jī)的效率。其外形呈倒錐體。它的結(jié)構(gòu)型式有鑄造和鋼板焊接兩種。里面空心，下面開口，以便排除通過止漏環(huán)的漏水及橡膠導(dǎo)軸承的潤(rùn)滑水（有的轉(zhuǎn)輪將泄水控開在泄水錐的外側(cè)），還作為主軸的中心補(bǔ)氣和有的轉(zhuǎn)輪的頂蓋補(bǔ)氣通道之用。5、止漏裝置止漏裝置的作用是用來減小轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分之間的漏水損失。止漏裝置分為固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分，為防止水流向上和向下漏出，水輪機(jī)一般裝有上、下兩道止漏環(huán)。上止漏環(huán)的固定部分裝在頂蓋上，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分裝在上冠

37、上，下止漏環(huán)的固定部分一般裝在底環(huán)上，轉(zhuǎn)動(dòng)部分裝在轉(zhuǎn)輪的下環(huán)上。目前廣泛采用的止漏環(huán)結(jié)構(gòu)型式有間隙式，迷宮式，梳齒式和階梯式四種，如圖5-3所示。圖5-3 止漏裝置型式示意圖間隙式；迷宮式；梳齒式；階梯式迷宮（1）止漏環(huán)的材料和固定方式止漏環(huán)的材料一般采用ZG30或A3鋼板，泥沙較多的電站采用不銹鋼。止漏環(huán)的固定方式有直接車制和紅套固定兩種。對(duì)一些水質(zhì)干凈，轉(zhuǎn)輪尺寸較小的轉(zhuǎn)輪，可以直接在上冠和下環(huán)上車制迷宮環(huán)。一般在整鑄轉(zhuǎn)輪上為考慮折卸方便，采用紅套固定。（2）止漏環(huán)型式的選擇使用水頭m，型譜內(nèi)所列各型號(hào)混流式轉(zhuǎn)輪一般都采用間隙式或迷宮式止漏環(huán)，它止漏效果差，但其與轉(zhuǎn)輪的同心度高，制造、安裝方

38、便，抗磨損性能較好。在含泥沙較多的電站采用間隙式止漏環(huán)。迷宮式止漏環(huán)，與轉(zhuǎn)輪的同心度高，制造、安裝較方便。在清水電站采用迷宮式止漏環(huán)較多。如圖（b）所示迷宮式止漏環(huán)，當(dāng)水從間隙中流過時(shí)，由于局部阻力加大，使壓力降低，當(dāng)水流到達(dá)溝槽部位時(shí)又突然擴(kuò)大，進(jìn)入下一個(gè)間隙時(shí)又突然收縮，這種反復(fù)擴(kuò)大、收縮的結(jié)果減低了水流壓力，使漏水量大大減少。使用水頭m的混流式水輪機(jī)，常采用梳齒式止漏環(huán)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和固定環(huán)的截面為梳齒狀，兩個(gè)環(huán)的截面形成交錯(cuò)配合，圖(c)所示這種型式的止漏裝置。當(dāng)水流經(jīng)過梳齒時(shí)，轉(zhuǎn)了許多直角彎，增加了水流阻力，使漏水量減少。梳齒式止漏環(huán)的間隙為mm，平面間隙為允許抬機(jī)的高度，一般取101

39、5mm。其缺點(diǎn)是止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪的同心度不易保證，間隙測(cè)量困難，安裝不便，它一般與間隙式止漏環(huán)配合使用。階梯式止漏環(huán)也多用于水頭m的水電站見圖（d），其止漏效果好，因它具有迷宮式及梳齒式止漏環(huán)的作用。另外，這種止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪的同心度好，安裝測(cè)量比較方便。6、減壓裝置減壓裝置的作用是減小轉(zhuǎn)輪上的軸向水推力，其形狀為環(huán)形減壓板，分別裝在頂蓋下面和上冠的上面。水流經(jīng)過混流式轉(zhuǎn)輪時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力。設(shè)計(jì)水輪機(jī)時(shí)，除了要知道水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和主軸的重量外，還要知道軸向水推力。根據(jù)混流式特點(diǎn)，總的軸向水推力為：式中 轉(zhuǎn)輪流道內(nèi)水流作用產(chǎn)生的推力；作用于轉(zhuǎn)輪上冠因水壓力產(chǎn)生的水推力；作用于下環(huán)因水壓力產(chǎn)生的推力；浮力。在實(shí)

40、際設(shè)計(jì)中，往往用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算作用于轉(zhuǎn)輪的軸向推力。對(duì)混流式水輪機(jī)有：（N）式中系數(shù)與水輪機(jī)型號(hào)有關(guān)，其值可參考表2-6。表 水輪機(jī)軸向力系數(shù)與水輪機(jī)型號(hào)的關(guān)系混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量可按下式近似計(jì)算。（t）分瓣結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪重量按（2-3）結(jié)果增加10%。主軸重量的近似計(jì)算，高水頭混流式水輪機(jī)可取，中水頭混流式水輪機(jī)可取，（較低水頭或大機(jī)組取小值）；對(duì)發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)同一軸的機(jī)組，混流式可取。水輪機(jī)總的軸向推力： (N)在高水頭混流式水輪機(jī)中，為了降低機(jī)組推力軸承的負(fù)荷，在結(jié)構(gòu)上主要采用減小作用在上冠外面軸向水推力的措施。常用的減壓裝置結(jié)構(gòu)形式有兩種，如圖5-4所示，圖為引水板和泄水孔的減壓方式；圖為

41、頂蓋排水管的轉(zhuǎn)輪泄水孔的減壓方式。圖5-4型式中，上下環(huán)形引水板分別裝在頂蓋下方和上冠的上面，當(dāng)漏水進(jìn)入頂蓋引水板與上冠引水板之間的間隙時(shí)，由于轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)受離心力的作用，漏水被逸至頂蓋引水板上，經(jīng)泄水孔排至尾水管。此型式的減壓效果與引水板面積、間隙和的大小及泄水孔的直徑有關(guān)。一般認(rèn)為引水板和泄水孔面積越大，間隙和越小，減壓效果越顯著。泄水孔最好開成順?biāo)鞣较騼A斜。在圖5-4型式中，頂蓋和尾水管內(nèi)有數(shù)條排水管相連，使上冠上面的漏水一部分經(jīng)排水管泄至尾水管，另一部分經(jīng)轉(zhuǎn)輪上的泄水孔排入尾水管。自轉(zhuǎn)輪泄水孔排入尾水管的漏水有的直接排至尾水管，見圖5-4所示；有的經(jīng)泄水錐內(nèi)腔排入尾水管，見圖5-4所示。

42、經(jīng)轉(zhuǎn)輪上的泄水孔排入尾水管，使轉(zhuǎn)輪上面的壓力降低，從而減輕作用在轉(zhuǎn)輪上的軸向力推力。但如圖5-4所示的方式可能在泄水錐的過流表面上產(chǎn)生空蝕損壞和磨損。而圖5-4所示的方式又有可能影響補(bǔ)氣的效果。圖5-4 減壓裝置圖7、轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)型式由于混流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪應(yīng)用水頭和尺寸大小不同，它們的構(gòu)造型式，制作材料及加工方法均不同。混流式轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)型式主要是指上冠，葉片和下環(huán)三部分的構(gòu)造型式，基本上分為整鑄轉(zhuǎn)輪，鑄焊轉(zhuǎn)輪，組合轉(zhuǎn)輪三種。(1)整鑄轉(zhuǎn)輪整鑄轉(zhuǎn)輪是指上冠，葉片和下環(huán)整體鑄造而成的轉(zhuǎn)輪，如圖5-5所示就是整體轉(zhuǎn)輪，這種結(jié)構(gòu)在中小型機(jī)組中廣泛采用。低水頭的中小型混流式轉(zhuǎn)輪材料采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵HT2040

43、或球墨鑄鐵整鑄；高水頭的中小型轉(zhuǎn)輪和低水頭的大型轉(zhuǎn)輪，則采用ZG30整鑄。對(duì)高水頭的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，為提高其強(qiáng)度和抗空蝕損壞，耐泥沙磨損的性能，采用了不銹鋼材料。有些采用普通碳鋼的轉(zhuǎn)輪，在其容易空蝕和磨損的過流部位，例如在葉片表面和下環(huán)內(nèi)側(cè)，堆焊抗空蝕耐磨損的材料。圖5-5 整鑄轉(zhuǎn)輪圖整鑄轉(zhuǎn)輪當(dāng)尺寸不大時(shí)，它的生產(chǎn)周期短，成本較低，且有足夠的強(qiáng)度，所以廣泛采用。缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生鑄造缺陷，鑄造質(zhì)量不易保證，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)輪尺寸大時(shí)，需要鑄造設(shè)備的能力也大。(2)鑄焊轉(zhuǎn)輪在混流式轉(zhuǎn)輪制造中，目前廣泛采用焊接結(jié)構(gòu)。如圖5-6所示就是其中的一種結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)輪的上冠、葉片和下環(huán)三部分單獨(dú)鑄造后，經(jīng)過一定的生產(chǎn)工藝流

44、程，焊接而成。這圖5-6 鑄焊轉(zhuǎn)輪圖1上冠；2葉片；3下環(huán)；4焊縫種焊接結(jié)構(gòu)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，可對(duì)不同部位采用不同的鋼種，例如對(duì)上冠和下環(huán)采用普通鑄鋼而葉片采用不銹鋼，這樣做既提供了轉(zhuǎn)輪的抗空蝕能力，又節(jié)省了鎳鉻等金屬。鑄焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪，由于鑄件小，形狀較簡(jiǎn)單，容易保證鑄造質(zhì)量，同時(shí)降低了對(duì)鑄造能力的要求。但鑄焊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪焊接工作量大，對(duì)焊接工藝要求高，要確保每條焊縫的質(zhì)量，避免和消除焊接溫度應(yīng)力等。大型混流式轉(zhuǎn)輪除采用手工焊外，還采用葉片與上冠電渣焊、下環(huán)與葉片手工焊的結(jié)構(gòu)型式。目前已成功地制成了葉片與上冠、下環(huán)全部采用管極熔嘴全電渣焊的大型轉(zhuǎn)輪。（3）組合轉(zhuǎn)輪當(dāng)轉(zhuǎn)輪直徑大于5.5m時(shí)，因受

45、鐵路運(yùn)輸?shù)南拗?，或因鑄造能力不足，必須把轉(zhuǎn)輪分半制作，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)再組合成整體。根據(jù)轉(zhuǎn)輪各部分的組合連接方式不同，也分幾種型式。我國(guó)主要采用上冠螺栓連接、下環(huán)焊接結(jié)構(gòu)，在上冠連接處有軸向和徑向的定位銷，如圖5-7所示。圖5-7 組合轉(zhuǎn)輪圖1組合螺栓；2組合定位螺栓；3定位銷；4下部分剖面；5上部分剖面；6臨時(shí)組合發(fā)蘭；7下環(huán)分瓣面三、軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪軸流式水輪機(jī)也是反擊式水輪機(jī)的一種，由于水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪和離開轉(zhuǎn)輪均是軸向的，故稱為軸流式水輪機(jī)。軸流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪按照漿葉能否轉(zhuǎn)動(dòng)分為定漿式和轉(zhuǎn)漿式兩種。定漿式轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，適用于工況變化比較小的帶基本負(fù)荷的電站。軸流轉(zhuǎn)漿式轉(zhuǎn)輪的葉片可以轉(zhuǎn)動(dòng)，

46、平均效率較混流式水輪機(jī)高，在負(fù)荷和水頭變化時(shí)，效率變化不大。并且轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)穩(wěn)定性能好，有較高的出力。圖5-8為軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，它的工作過程與混流式水輪機(jī)基本相同，水流經(jīng)壓力鋼管、蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和尾圖5-8 軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)剖面圖水管到下游。與混流式水輪機(jī)不同的是負(fù)荷變化時(shí)，它不但調(diào)節(jié)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)還調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪葉片，使其與導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)保持某種協(xié)聯(lián)關(guān)系，以保持水輪機(jī)在高效率區(qū)運(yùn)行。軸流轉(zhuǎn)將式水輪機(jī)在我國(guó)應(yīng)用較普遍，發(fā)展很快，我國(guó)生產(chǎn)的軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)最大單機(jī)容量為17.5萬KW，最大直徑11.3m，應(yīng)用最高水頭達(dá)78m。軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪位于轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，其轉(zhuǎn)輪主要由轉(zhuǎn)輪體、葉片、泄水錐等

47、部件組成。軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪還有一套葉片操作機(jī)構(gòu)和密封裝置。轉(zhuǎn)輪體上部與主軸連接，下部連接泄水錐，在轉(zhuǎn)輪體的四周放置懸臂式葉片。在轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪體內(nèi)部裝有葉片轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉片與轉(zhuǎn)輪體之間安裝著轉(zhuǎn)輪密封裝置，用來止油和止水。圖5-9 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪1-外油管；2-內(nèi)油管；3-溢油管；4-主軸法蘭連接螺栓；5-活塞；6-活塞環(huán)；7-輪轂；8-泄水錐連接螺栓；9-放油閥；10-密封；11-葉片樞軸；12-卡環(huán)；13-圓柱銷；14-轉(zhuǎn)臂；15-銷軸；16-連桿；17-鍵；18-操作架；19-分半卡環(huán)；20-端蓋；21-泄水錐；22-螺栓；23-導(dǎo)向鍵；24-圓銷1、轉(zhuǎn)輪體軸流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪

48、體的主要作用是裝置轉(zhuǎn)輪葉片和布置轉(zhuǎn)槳操作機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪體又稱輪轂，根據(jù)外形，可分為圓柱形和球形兩種。圓柱形轉(zhuǎn)輪體制造簡(jiǎn)單，因轉(zhuǎn)輪體與葉片之間間隙隨轉(zhuǎn)角不同而改變，在中間位置時(shí)最大間隙可達(dá)幾十毫米，故漏水量大，影響水輪機(jī)效率，已逐漸淘汰。球形轉(zhuǎn)輪體制造復(fù)雜，但因外形為球形，使其間隙在不同轉(zhuǎn)角下都保持不大于25mm，故漏水量小、水輪機(jī)效率高，有利于轉(zhuǎn)槳操作機(jī)構(gòu)的布置，應(yīng)用廣泛。2、葉片是水流能量轉(zhuǎn)換的主要部件，呈空間扭曲狀，斷面為翼型，懸臂固定在轉(zhuǎn)輪體上，根據(jù)工作水頭大小，軸流式水輪機(jī)的葉片數(shù)目一般為38片。轉(zhuǎn)輪葉片由葉片本體和樞軸兩部分組成。對(duì)于尺寸大的轉(zhuǎn)輪，通常把葉片本體和樞軸分開成兩部分，這樣有

49、利于鑄造、加工和安裝檢修，也便于生產(chǎn)過程兩部分采用不同的材料和加工方法。3、葉片操作機(jī)構(gòu)葉片操作機(jī)構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)輪體內(nèi)，它是由調(diào)速器來控制的，其作用是用來改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)角，使之與導(dǎo)葉開度相適應(yīng)，即協(xié)聯(lián)關(guān)系，從而保證水輪機(jī)效率在任一工況下變化不大。圖5-10 葉片操作機(jī)構(gòu)示意圖1-葉片；2-葉片轉(zhuǎn)軸；3、4-軸承；5-轉(zhuǎn)臂；6-連桿；7-操作架；8-接力器活塞；9-操作軸葉片操作機(jī)構(gòu)的型式很多，常見的有帶操作架和不帶操作架兩種操作機(jī)構(gòu)，帶操作架的又有直連桿和斜連桿兩種形式。利用一個(gè)操作架同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)所有葉片的，稱為帶操作架操作機(jī)構(gòu)。如圖5-10所示，帶操作架操作機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)輪接力器、操作軸、操作架、連桿、轉(zhuǎn)臂

50、等組成，其工作過程是，當(dāng)壓力油進(jìn)入接力器活塞8的上腔時(shí)，便推動(dòng)活塞下移，操作軸9隨活塞一起下移，同時(shí)帶動(dòng)操作架7向下運(yùn)動(dòng)，與操作架相連的各連桿6也向下移動(dòng)，連桿拉著轉(zhuǎn)臂5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)臂和葉片轉(zhuǎn)軸2固定在一起，所以轉(zhuǎn)軸2連帶葉片1就順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使葉片轉(zhuǎn)角加大。反之，當(dāng)壓力油進(jìn)入接力器活塞8的下腔時(shí)，活塞向上移動(dòng)，葉片逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片轉(zhuǎn)角減小。4、泄水錐泄水錐的外形尺寸由模型試驗(yàn)給定，中小型機(jī)組大多采用ZG270-500鑄造；大型機(jī)組則多采用鋼板焊接，根據(jù)結(jié)構(gòu)和制造的需要，還可把泄水錐分成二節(jié)。圖5-11所示為泄水錐與轉(zhuǎn)輪體的連接結(jié)構(gòu)，在泄水錐體上部周圈開有槽口，用螺釘將泄水錐5與轉(zhuǎn)輪體1聯(lián)

51、接，螺釘頭應(yīng)和錐體點(diǎn)焊防松，裝配后槽口外壁用護(hù)板4封焊。圖5-11 泄水錐連接結(jié)構(gòu)圖1-轉(zhuǎn)輪體；2-螺釘；3-保險(xiǎn)墊；4-護(hù)蓋；5-泄水錐四、水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)1、 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的型式反擊式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的作用是形成和改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪水流的環(huán)量，保證水輪機(jī)具有良好的水力特性，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，改變機(jī)組出力，機(jī)組停機(jī)時(shí)，用于截?cái)嗨?。水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)按其導(dǎo)葉軸線布置可分為三種型式。（1）圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。如5-12圖所示為導(dǎo)葉軸線布置在圓柱面的結(jié)構(gòu)示意圖。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)制造方便，能保證水輪機(jī)有足夠高的效率，因而獲得了廣泛采用。(a) (b)圖5-12 圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)示意圖1-頂蓋；2-套筒；3-止推壓板；4-連接板；5-導(dǎo)葉臂；6-端蓋；7-調(diào)節(jié)螺釘；8-分半鍵；9-剪斷銷；10-連桿；1