第三章_水輪機(jī)的工作原理

1、水輪機(jī)的工作原理水輪機(jī)的工作原理n1、水輪機(jī)根據(jù)能量轉(zhuǎn)換特征分為哪幾類?反擊式水輪機(jī)及沖擊式水輪機(jī)又是如何分類的? 根據(jù)水能轉(zhuǎn)根據(jù)水能轉(zhuǎn)換的特征分換的特征分根據(jù)水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪的方式不同分根據(jù)水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪的方式不同分2、試說明各型水輪機(jī)的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍。3、各型水輪機(jī)各個部件、構(gòu)造及各部件的作用是什么？ (3) 工作部件轉(zhuǎn)輪（核心)(4) 泄水部件尾水管(1) 引水部件蝸殼(2) 導(dǎo)水部件導(dǎo)水機(jī)構(gòu) （導(dǎo)葉及控制設(shè)備) n作用：使水流產(chǎn)生圓周運(yùn)動，并引導(dǎo)水流均勻地、軸對稱地進(jìn)入水輪機(jī)。作用：水輪機(jī)的作用：水輪機(jī)的，承受機(jī)墩及傳來的荷載，承受機(jī)墩及傳來的荷載，并傳到下部基礎(chǔ)；支承活動導(dǎo)葉。并傳到下部

2、基礎(chǔ)；支承活動導(dǎo)葉。作用：作用： 根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，改根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，調(diào)節(jié)水輪機(jī)流量，改變出力，引導(dǎo)水流按切向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，形成速度矩。變出力，引導(dǎo)水流按切向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，形成速度矩。作用：作用： 水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能回收利用轉(zhuǎn)輪出口的大部分動能。回收利用轉(zhuǎn)輪出口的大部分動能。 尾水管的作用：尾水管的作用：將通過水輪機(jī)的水流泄向下游；將通過水輪機(jī)的水流泄向下游；能利用轉(zhuǎn)輪出口與下游水位之間的勢能；能利用轉(zhuǎn)輪出口與下游水位之間的勢能； (1) 噴嘴噴嘴 (2) 折流板折流板 (3) 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪 (4) 機(jī)殼機(jī)殼將射流將射流轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)。:將水流壓能變?yōu)閯幽?，形成射流?/p>

3、將水流壓能變?yōu)閯幽?，形成射流并以一定方向沖擊轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，完成以一定方向沖擊轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，完成能量轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換。:調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，以調(diào)節(jié)水輪機(jī)出力。調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，以調(diào)節(jié)水輪機(jī)出力。 作用：把水斗排出的水引入尾水槽中排向下游作用：把水斗排出的水引入尾水槽中排向下游 當(dāng)機(jī)組突然丟棄全部負(fù)荷時，折流板先轉(zhuǎn)動，在當(dāng)機(jī)組突然丟棄全部負(fù)荷時，折流板先轉(zhuǎn)動，在12s內(nèi)使射流部分全部偏向，不沖擊轉(zhuǎn)輪，此時針閥內(nèi)使射流部分全部偏向，不沖擊轉(zhuǎn)輪，此時針閥可在可在510s或更長時間內(nèi)緩慢關(guān)閉，減小水錘壓力?；蚋L時間內(nèi)緩慢關(guān)閉，減小水錘壓力。4、試說明混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的構(gòu)造及各組成部分的作

4、用。 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪葉片葉片均布在均布在上冠上冠與與下環(huán)下環(huán)之間，輪葉上端固定于轉(zhuǎn)輪上冠，之間，輪葉上端固定于轉(zhuǎn)輪上冠，下端固定于轉(zhuǎn)輪下環(huán)。輪葉呈扭曲形，各輪葉間形成狹窄的流道。下端固定于轉(zhuǎn)輪下環(huán)。輪葉呈扭曲形，各輪葉間形成狹窄的流道。一般輪葉的數(shù)目為一般輪葉的數(shù)目為1220片。片。 上冠上端與水輪機(jī)主軸相連，下端裝有泄水錐。上冠上端與水輪機(jī)主軸相連，下端裝有泄水錐?；炝魇交炝魇剿啓C(jī)的轉(zhuǎn)輪由水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)、葉片上冠、下環(huán)、葉片組成。組成。泄水錐泄水錐:引導(dǎo)水流平順地形成軸向流動，減小水力損引導(dǎo)水流平順地形成軸向流動，減小水力損失和振動。失和振動。 軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪由輪轂，輪葉，泄水錐組成

5、。 輪輪 轂轂輪葉輪葉泄水錐泄水錐n軸流定漿式：軸流定漿式：葉片不能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動。葉片不能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動。n軸流轉(zhuǎn)漿式：軸流轉(zhuǎn)漿式：葉片能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動。葉片能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動。軸流定槳式轉(zhuǎn)輪模型軸流定槳式轉(zhuǎn)輪模型軸流轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪模型軸流轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪模型輪輪 轂轂輪葉輪葉泄水錐泄水錐5、試闡述尾水管有哪些型式及尾水管的作用。直錐形與彎肘形尾水管的輪廓尺寸如何確定？ 尾水管的形式：尾水管的形式：直錐型、彎管直錐形、彎曲型直錐型、彎管直錐形、彎曲型。直錐型直錐型尺寸確定從以下幾個參數(shù)考慮：尺寸確定從以下幾個參數(shù)考慮： 尾水管進(jìn)口直徑D3 圓錐角 尾水管管長L 尾水管出口直徑D5 尾水室

6、的尺寸 1 1、圓錐段、圓錐段2 2、彎管段（肘管）、彎管段（肘管）3 3、水平擴(kuò)散段、水平擴(kuò)散段6、水輪機(jī)引水室有哪幾種類型？為適應(yīng)不同條件，水輪機(jī)的引水室有開敞式與封閉式兩大類。（1）開敞式（明槽式）（2）封閉式壓力槽式和罐式蝸殼式HL220L J140XL220LH520ZZ560LH250GD103WP275水輪機(jī)的工作原理水輪機(jī)的工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 水輪機(jī)的基本方程水輪機(jī)的基本方程 第二節(jié)第二節(jié) 水輪機(jī)的能量損失和效率水輪機(jī)的能量損失和效率 第三節(jié)第三節(jié) 水輪機(jī)的汽蝕、吸出高度與安裝高程水輪機(jī)的汽蝕、吸出高度與安裝高程 3-1 水輪機(jī)的基本方程式1 1、水流在轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動、水流在

7、轉(zhuǎn)輪中的運(yùn)動n（1）復(fù)雜的空間非恒定流復(fù)雜的空間非恒定流n（2 2）恒定流狀態(tài)）恒定流狀態(tài)n（3 3）水流運(yùn)動是空間三元流）水流運(yùn)動是空間三元流（1）復(fù)雜的空間非恒定流復(fù)雜的空間非恒定流n水輪機(jī)內(nèi)的水流運(yùn)動是復(fù)雜的空間非恒定流水輪機(jī)內(nèi)的水流運(yùn)動是復(fù)雜的空間非恒定流 1) 1) 水頭、流量在不斷變化水頭、流量在不斷變化 2) 2) 葉片形狀為空間扭曲面，水流在兩葉片之葉片形狀為空間扭曲面，水流在兩葉片之間的流道內(nèi)為復(fù)合運(yùn)動，流速的大小、方向在間的流道內(nèi)為復(fù)合運(yùn)動，流速的大小、方向在不斷地變化，而轉(zhuǎn)輪本身也在運(yùn)動。不斷地變化，而轉(zhuǎn)輪本身也在運(yùn)動。 水輪機(jī)在水輪機(jī)在工況下，水流在水輪機(jī)中的流動工況下

8、，水流在水輪機(jī)中的流動是是恒定流。恒定流。（2 2）恒定流狀態(tài)）恒定流狀態(tài) 水輪機(jī)在某一工作狀況時，水輪機(jī)在某一工作狀況時，(H(H、Q Q、N N、不變不變) )，水流在水輪機(jī)的蝸殼、導(dǎo)，水流在水輪機(jī)的蝸殼、導(dǎo)水葉及尾水管中的流動是恒定流。水流水葉及尾水管中的流動是恒定流。水流在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流動相對于轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)而在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流動相對于轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)而言，也是恒定流。言，也是恒定流。 水輪機(jī)在穩(wěn)定工況水輪機(jī)在穩(wěn)定工況 ( () )下，水下，水流在水輪機(jī)的蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及尾水管中的流流在水輪機(jī)的蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及尾水管中的流動是動是恒定流恒定流。水流在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流動相對于轉(zhuǎn)輪。水流在轉(zhuǎn)輪內(nèi)的流動相對于轉(zhuǎn)輪

9、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)而言，是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)而言，是相對恒定流相對恒定流。（3 3）水流運(yùn)動是空間三元流）水流運(yùn)動是空間三元流 水流絕對流速（相對于地球）水流絕對流速（相對于地球） 水流隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)牽連流速水流隨轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)牽連流速 水流沿葉片流動的相對流速水流沿葉片流動的相對流速 用速度三角形分析水流運(yùn)動的方法是研究轉(zhuǎn)輪流速場的重要用速度三角形分析水流運(yùn)動的方法是研究轉(zhuǎn)輪流速場的重要方法。方法。WUVVUW 轉(zhuǎn)輪室中水流的運(yùn)動，絕對流速轉(zhuǎn)輪室中水流的運(yùn)動，絕對流速; ; 水流隨轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動，牽連流水流隨轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動，牽連流速速; ; 水流沿葉片流道的流動，相對流速水流沿葉片流道的流動，相對流速;

10、; 用速度角形三角形分析水流運(yùn)動的方法是研究轉(zhuǎn)輪流速用速度角形三角形分析水流運(yùn)動的方法是研究轉(zhuǎn)輪流速場的重要方法。場的重要方法。 WUVVWUU水流運(yùn)動的速度三角形水流運(yùn)動的速度三角形: :UW（假定水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪后不動）（假定水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪后不動）（假定轉(zhuǎn)輪流道不動）（假定轉(zhuǎn)輪流道不動）牽連速度牽連速度U絕對速度絕對速度V相對速度相對速度W軸面速度軸面速度Vm圓周速度圓周速度Vucosvvusinvvm 水流傳給轉(zhuǎn)輪的能量與水流在轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口之間的動量矩的水流傳給轉(zhuǎn)輪的能量與水流在轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口之間的動量矩的變化相平衡。沒有這種動量矩的改變，轉(zhuǎn)輪就不可能獲得水流變化相平衡。沒有這種動量矩的改變，轉(zhuǎn)輪就

11、不可能獲得水流能量而做功。能量而做功。該方程只與進(jìn)、出口速度三角形有關(guān)，而與中間水流特征無關(guān)。該方程只與進(jìn)、出口速度三角形有關(guān)，而與中間水流特征無關(guān)。 該方程式為通用方程式，對反擊式、沖擊式水輪機(jī)均適用。該方程式為通用方程式，對反擊式、沖擊式水輪機(jī)均適用。 guvuvgVuVuHuu2221112211coscos水流在轉(zhuǎn)輪葉片上流動時，由于葉片流道迫使水流水流在轉(zhuǎn)輪葉片上流動時，由于葉片流道迫使水流動量矩的改變，而水流的動量矩改變又反作用于轉(zhuǎn)動量矩的改變，而水流的動量矩改變又反作用于轉(zhuǎn)輪的葉片上，驅(qū)動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)形成了轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能，輪的葉片上，驅(qū)動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)形成了轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能，這就是這就是水輪機(jī)的

12、工作原理水輪機(jī)的工作原理。方程的實(shí)質(zhì)方程的實(shí)質(zhì)：由水流能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的平衡方程。：由水流能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的平衡方程。3.2 水輪機(jī)的效率水輪機(jī)的效率( (efficiency) %100HhHs 水輪機(jī)的能量損失導(dǎo)致水輪機(jī)的能量損失導(dǎo)致NNs NNs ，效率，效率11。能量損失主要包括水力損失、。能量損失主要包括水力損失、容積損失、機(jī)械損失三部分，相應(yīng)地效率由水力效率、容積效率、機(jī)械效容積損失、機(jī)械損失三部分，相應(yīng)地效率由水力效率、容積效率、機(jī)械效率組成。率組成。 1.1.水力損失水力損失( (head loss) )及水力效率及水力效率 水流經(jīng)過蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪及尾水管等過流部

13、件時產(chǎn)生水力摩擦、水流經(jīng)過蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪及尾水管等過流部件時產(chǎn)生水力摩擦、撞擊、渦流、脫壁，尾水管出口引起能量損失。撞擊、渦流、脫壁，尾水管出口引起能量損失。水力損失與水流流速，過流部件的形狀、粗糙率有關(guān)。水力損失與水流流速，過流部件的形狀、粗糙率有關(guān)。 水力損失水力損失2. 2. 容積損失及容積效率（流量效率）容積損失及容積效率（流量效率） QqQV 3.3.機(jī)械損失和機(jī)械效率機(jī)械損失和機(jī)械效率 轉(zhuǎn)輪在完成能量轉(zhuǎn)換過程中，水輪機(jī)的一些部件之間還存在一定的轉(zhuǎn)輪在完成能量轉(zhuǎn)換過程中，水輪機(jī)的一些部件之間還存在一定的摩擦（如密封與軸承之間、轉(zhuǎn)輪外表面與周圍水之間），這些摩擦摩擦（如密封與軸承

14、之間、轉(zhuǎn)輪外表面與周圍水之間），這些摩擦消耗一定的能量，這部分能量損失為機(jī)械損失，消耗一定的能量，這部分能量損失為機(jī)械損失， hHqQNe81. 9NNNe)(81. 9hHqQNNNNNNeeej 水輪機(jī)的最高效率可達(dá)水輪機(jī)的最高效率可達(dá)90%96%，在上述三種損失中，在上述三種損失中，水力損失為主要損失，其中局部撞擊和渦流損失所占比重較水力損失為主要損失，其中局部撞擊和渦流損失所占比重較大，容積損失、機(jī)械損失比重較小。大，容積損失、機(jī)械損失比重較小。 根據(jù)模型試驗(yàn)得到提高效率的有效方法減小水頭損失、根據(jù)模型試驗(yàn)得到提高效率的有效方法減小水頭損失、流量損失、機(jī)械摩擦。流量損失、機(jī)械摩擦。水輪

15、機(jī)的總效率水輪機(jī)的總效率HhHQqQhHqQNQHN.81. 981. 9svjsvj 這種周期性的氣泡產(chǎn)生、破滅而破壞水輪機(jī)過流金屬表面的現(xiàn)象這種周期性的氣泡產(chǎn)生、破滅而破壞水輪機(jī)過流金屬表面的現(xiàn)象稱為稱為水輪機(jī)的汽蝕現(xiàn)象水輪機(jī)的汽蝕現(xiàn)象 。 反擊式水輪機(jī)所提供給水流的過道并不是等斷面的，有寬窄之分，這反擊式水輪機(jī)所提供給水流的過道并不是等斷面的，有寬窄之分，這就會使水流流速大小不同，進(jìn)而引起壓力低高不同，亦就是造成水輪機(jī)內(nèi)就會使水流流速大小不同，進(jìn)而引起壓力低高不同，亦就是造成水輪機(jī)內(nèi)有高壓區(qū)和低壓區(qū)之分，若低壓區(qū)的壓力達(dá)到（或低于）該溫度下水的汽有高壓區(qū)和低壓區(qū)之分，若低壓區(qū)的壓力達(dá)到（

16、或低于）該溫度下水的汽化壓力時，水就開始局部汽化產(chǎn)生大量汽泡，同時水體中存在的許多眼看化壓力時，水就開始局部汽化產(chǎn)生大量汽泡，同時水體中存在的許多眼看不見的氣核體積驟然增大也形成可見氣泡，這些氣泡隨著水流進(jìn)入高壓區(qū)不見的氣核體積驟然增大也形成可見氣泡，這些氣泡隨著水流進(jìn)入高壓區(qū)（壓力高于汽化力）時，氣泡瞬時破滅，由于汽泡中心壓力較低，氣泡周（壓力高于汽化力）時，氣泡瞬時破滅，由于汽泡中心壓力較低，氣泡周圍的水質(zhì)點(diǎn)將以很高的速度向汽泡中心撞擊形成巨大的水擊壓力（可達(dá)幾圍的水質(zhì)點(diǎn)將以很高的速度向汽泡中心撞擊形成巨大的水擊壓力（可達(dá)幾百甚至上千個大氣壓力），并以很高的頻率沖擊金屬表面，高頻率沖擊的百

17、甚至上千個大氣壓力），并以很高的頻率沖擊金屬表面，高頻率沖擊的結(jié)果，使過流流道的金屬表面遭到嚴(yán)重破壞結(jié)果，使過流流道的金屬表面遭到嚴(yán)重破壞。 二、汽蝕的危害二、汽蝕的危害1.降低低水輪機(jī)效率，減小出力。降低低水輪機(jī)效率，減小出力。汽泡的產(chǎn)生破壞了水流的連續(xù)性，水汽泡的產(chǎn)生破壞了水流的連續(xù)性，水流質(zhì)點(diǎn)相互撞擊消耗部分能量從而增大了水力損失，使水輪機(jī)效率降低，流質(zhì)點(diǎn)相互撞擊消耗部分能量從而增大了水力損失，使水輪機(jī)效率降低，出力減小。出力減小。2.破壞水輪機(jī)過流部件，影響機(jī)組壽命。破壞水輪機(jī)過流部件，影響機(jī)組壽命。汽蝕產(chǎn)生，使金屬表面失去光澤，汽蝕產(chǎn)生，使金屬表面失去光澤，產(chǎn)生麻點(diǎn)，蜂窩，嚴(yán)重時輪葉

18、上產(chǎn)生孔洞或大面積剝落。產(chǎn)生麻點(diǎn)，蜂窩，嚴(yán)重時輪葉上產(chǎn)生孔洞或大面積剝落。 3.產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音和振動，惡化工作環(huán)境，從而影響水輪機(jī)的安全穩(wěn)定。產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音和振動，惡化工作環(huán)境，從而影響水輪機(jī)的安全穩(wěn)定。 汽蝕破壞是機(jī)械、化學(xué)、電化學(xué)作用的共同結(jié)果，其中汽蝕破壞是機(jī)械、化學(xué)、電化學(xué)作用的共同結(jié)果，其中為主。為主。 三、汽蝕類型三、汽蝕類型1 1、葉型汽蝕、葉型汽蝕發(fā)生在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片上的汽蝕。是反擊式水輪機(jī)的發(fā)生在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片上的汽蝕。是反擊式水輪機(jī)的汽蝕形式，主要是由于葉片的幾何形狀造成的汽蝕。汽蝕形式，主要是由于葉片的幾何形狀造成的汽蝕。 反擊式水輪機(jī)的輪葉為扭曲形，水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪時，一般

19、葉片正面為反擊式水輪機(jī)的輪葉為扭曲形，水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪時，一般葉片正面為正壓，背面為負(fù)壓，靠近流道正壓，背面為負(fù)壓，靠近流道出口出口處的壓力最低處的壓力最低壓力最低點(diǎn)，此壓力最低點(diǎn)，此處最易產(chǎn)生汽蝕。處最易產(chǎn)生汽蝕。a葉型汽蝕葉型汽蝕2 2、間隙汽蝕、間隙汽蝕水流通過狹小的流道與間隙時流速變大，從而引起壓力水流通過狹小的流道與間隙時流速變大，從而引起壓力降低而產(chǎn)生負(fù)壓，此處產(chǎn)生的汽蝕。降低而產(chǎn)生負(fù)壓，此處產(chǎn)生的汽蝕。 如軸流式轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室之間、導(dǎo)水葉端面間隙、轉(zhuǎn)輪止漏裝置、沖擊式如軸流式轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室之間、導(dǎo)水葉端面間隙、轉(zhuǎn)輪止漏裝置、沖擊式水輪機(jī)噴嘴內(nèi)腔、針閥表面等部位。水輪機(jī)噴嘴內(nèi)腔、針閥表面等

20、部位。3 3、空腔汽蝕、空腔汽蝕反擊式水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況時，水輪機(jī)出口流速則產(chǎn)生反擊式水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況時，水輪機(jī)出口流速則產(chǎn)生一圓周分量使水流在轉(zhuǎn)輪出口處產(chǎn)生一圓周分量使水流在轉(zhuǎn)輪出口處產(chǎn)生脫流和旋渦脫流和旋渦形成一大空腔，在中心產(chǎn)生形成一大空腔，在中心產(chǎn)生很大真空，形成空腔汽蝕。很大真空，形成空腔汽蝕?？涨黄g多發(fā)生在尾水管中，使尾水管壁破壞，且有強(qiáng)烈的噪音和振動?？涨黄g多發(fā)生在尾水管中，使尾水管壁破壞，且有強(qiáng)烈的噪音和振動。 4. 局部汽蝕局部汽蝕：水輪機(jī)過流部件局部凸凹不平時，也會引起局部真空形成局部氣蝕。：水輪機(jī)過流部件局部凸凹不平時，也會引起局部真空形成局部氣蝕。四、水輪機(jī)汽蝕的

21、防護(hù)四、水輪機(jī)汽蝕的防護(hù)1 1、水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造方面、水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造方面 合理設(shè)計(jì)葉片形狀、數(shù)目使葉片具有合理設(shè)計(jì)葉片形狀、數(shù)目使葉片具有平滑流線平滑流線；盡可能使葉片背面；盡可能使葉片背面壓力分布均勻，減小低壓區(qū)；提高加工工藝水平，減小葉片表面粗糙度。壓力分布均勻，減小低壓區(qū)；提高加工工藝水平，減小葉片表面粗糙度。采用耐氣蝕性較好的材料，如不銹鋼。采用耐氣蝕性較好的材料，如不銹鋼。 2 2、工程措施方面、工程措施方面 合理確定水輪機(jī)安裝高程，使轉(zhuǎn)輪出口處壓力高于汽化壓力，多沙合理確定水輪機(jī)安裝高程，使轉(zhuǎn)輪出口處壓力高于汽化壓力，多沙河流上設(shè)除沙措施，防止粗粒徑泥沙進(jìn)入水輪機(jī)造成過多壓力下降。河

22、流上設(shè)除沙措施，防止粗粒徑泥沙進(jìn)入水輪機(jī)造成過多壓力下降。 3 3、運(yùn)行方面、運(yùn)行方面 避免在易于產(chǎn)生汽蝕的工況下運(yùn)行，出現(xiàn)真空低壓區(qū)時補(bǔ)氣增壓，及時對避免在易于產(chǎn)生汽蝕的工況下運(yùn)行，出現(xiàn)真空低壓區(qū)時補(bǔ)氣增壓，及時對產(chǎn)生汽蝕破壞的部件進(jìn)行維護(hù)。產(chǎn)生汽蝕破壞的部件進(jìn)行維護(hù)。葉型汽蝕葉型汽蝕間隙汽蝕間隙汽蝕空腔汽蝕空腔汽蝕局部汽蝕局部汽蝕流速和壓力流速和壓力是產(chǎn)生汽蝕最重要的兩個原因，是產(chǎn)生汽蝕最重要的兩個原因，因此要控制流速和壓力的急劇變化。因此要控制流速和壓力的急劇變化。 水輪機(jī)中產(chǎn)生汽蝕的水輪機(jī)中產(chǎn)生汽蝕的是過流通道中出現(xiàn)了低于當(dāng)時水溫的是過流通道中出現(xiàn)了低于當(dāng)時水溫的汽化壓力的壓力值。汽化

23、壓力的壓力值。要避免汽蝕產(chǎn)生，只需使最低壓力不低于當(dāng)時水溫要避免汽蝕產(chǎn)生，只需使最低壓力不低于當(dāng)時水溫下的汽化壓力。下的汽化壓力。五、水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)五、水輪機(jī)的汽蝕系數(shù) 水輪機(jī)中最易產(chǎn)生的汽水輪機(jī)中最易產(chǎn)生的汽蝕為葉型汽蝕，即在葉片背蝕為葉型汽蝕，即在葉片背面的面的k點(diǎn)最易產(chǎn)生汽蝕，如點(diǎn)最易產(chǎn)生汽蝕，如圖，在此部位產(chǎn)生的汽蝕對圖，在此部位產(chǎn)生的汽蝕對水輪機(jī)效率和水輪機(jī)性能影水輪機(jī)效率和水輪機(jī)性能影響最大，故衡量水輪機(jī)汽蝕響最大，故衡量水輪機(jī)汽蝕性能好壞，性能好壞，一般是對一般是對k點(diǎn)的點(diǎn)的壓力值高于汽化壓力就可避壓力值高于汽化壓力就可避免汽蝕產(chǎn)生。免汽蝕產(chǎn)生。K K點(diǎn)點(diǎn) k點(diǎn)壓力值求解可通過

24、以下游水面為基準(zhǔn)面列轉(zhuǎn)輪出口斷面點(diǎn)壓力值求解可通過以下游水面為基準(zhǔn)面列轉(zhuǎn)輪出口斷面K（近似于尾水管（近似于尾水管進(jìn)口）和尾水管出口斷面進(jìn)口）和尾水管出口斷面5-5的能量方程來實(shí)現(xiàn)。的能量方程來實(shí)現(xiàn)。 525555222kkkkkhgvrPZgvrPZrPZrPa55kkZH， 525522kkkhgvvrPrPkakHk點(diǎn)的點(diǎn)的真空度真空度 靜力真空靜力真空 轉(zhuǎn)輪出口到下游水面轉(zhuǎn)輪出口到下游水面間距離，取決于水輪機(jī)的安裝高程，間距離，取決于水輪機(jī)的安裝高程，與水輪機(jī)的性能無關(guān)。與水輪機(jī)的性能無關(guān)。動力真空，與轉(zhuǎn)輪動力真空，與轉(zhuǎn)輪葉型、水輪機(jī)工況、葉型、水輪機(jī)工況、尾水管性能有關(guān)。尾水管性能有關(guān)

25、。 動力真空的相對值稱為動力真空的相對值稱為汽蝕系數(shù)，汽蝕系數(shù)，用用 表示。表示。 Hhgvvkkk525522 是是無因次量；隨水輪機(jī)工況變而變化，工況一無因次量；隨水輪機(jī)工況變而變化，工況一定時，定時， 為一定值；為一定值； 與尾水管性能有關(guān)，尾水管動與尾水管性能有關(guān)，尾水管動能恢復(fù)系數(shù)愈高，能恢復(fù)系數(shù)愈高， 愈大；愈大； 隨水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速隨水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速 的增的增加而增加，因加而增加，因 愈大，愈大， 越大，則越大，則 越大。越大。 snvsnl汽蝕系數(shù)汽蝕系數(shù)是水輪機(jī)汽蝕特征的一個標(biāo)志，是水輪機(jī)汽蝕特征的一個標(biāo)志，越大，越大，越容易破壞越容易破壞 .一、吸出高度一、吸出高度水輪機(jī)的吸出高度

26、是指轉(zhuǎn)輪中壓力最低點(diǎn)到下游水面的垂直水輪機(jī)的吸出高度是指轉(zhuǎn)輪中壓力最低點(diǎn)到下游水面的垂直距離，常用距離，常用 表示。表示。 sH525522kkkkkahgvvHrPrPHhgvvkkk525522HHrPrPkak5.4 水輪機(jī)的吸出高度和安裝高程水輪機(jī)的吸出高度和安裝高程HHrPrPSak要避免產(chǎn)生汽蝕，就必須保證壓力最低點(diǎn)的壓力不小于當(dāng)時溫度下的水的汽化壓力要避免產(chǎn)生汽蝕，就必須保證壓力最低點(diǎn)的壓力不小于當(dāng)時溫度下的水的汽化壓力 rPrPk汽 HHrPrPSakHppHas汽水輪機(jī)安裝地點(diǎn)的大水輪機(jī)安裝地點(diǎn)的大氣壓力。氣壓力。 當(dāng)時水溫下的汽化壓當(dāng)時水溫下的汽化壓力力 ，常取，常取0.33m)(90033.10mPasHH9000 .10實(shí)際計(jì)算吸出高度實(shí)際計(jì)算吸出高度 時，采用計(jì)算公式如下：時，采用計(jì)算公式如下： sHH)(9000 .10sHsHHk9000 .10 立軸軸流式水輪機(jī)立軸軸流式水輪機(jī): 下游水面至葉片轉(zhuǎn)動中心的距離下游水面至葉片轉(zhuǎn)動中心的距離 ；吸出高度吸出高度 HS 本應(yīng)從