水輪機(jī)類型與構(gòu)造-主要水輪機(jī)

水電站項(xiàng)目3.水輪機(jī)的類型與構(gòu)造12主要水輪機(jī)水輪機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)34沖擊式水輪機(jī)主要部件反擊式水輪機(jī)主要部件5水輪機(jī)參數(shù)和牌號(hào)項(xiàng)目3.水輪機(jī)的類型與構(gòu)造3.2主要水輪機(jī)反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪由若干個(gè)具有空間三維曲面的葉片組成，當(dāng)壓力水流通過轉(zhuǎn)輪時(shí)，受轉(zhuǎn)輪葉片阻力作用使水流的壓力、流速大小和方向發(fā)生變化，因而水流也給轉(zhuǎn)輪以反作用力，此反作用力形成旋轉(zhuǎn)力矩使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。反擊式水輪機(jī)按水流流入和流出轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)的方向的不同，又分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式水輪機(jī)。3.2.1反擊式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)又稱弗朗西斯式（Francis）水輪機(jī)，水流自徑向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，大體上沿軸向流出，故稱為混流式。混流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，效率高，是應(yīng)用最為廣泛的機(jī)型。混流式水輪機(jī)應(yīng)用水頭范圍寬，一般為20～700m。我國(guó)三峽水電站700MW和向家壩800MW的水輪發(fā)電機(jī)組，就是采用混流式水輪機(jī)。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.1混流式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪區(qū)域水流的特點(diǎn)：徑向進(jìn)水，軸向出水?；炝魇剿啓C(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片上下兩端分別與上冠、下環(huán)焊接，強(qiáng)度高，適用水頭范圍廣。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.1混流式水輪機(jī)圖示混流式水輪機(jī)1－主軸；2－葉片；3－導(dǎo)葉；4－蝸殼；5－尾水管12345軸流式水輪機(jī)，水流進(jìn)入和流出水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪時(shí)，都是軸向的，故稱軸流式。其應(yīng)用水頭約為3～80m。根據(jù)轉(zhuǎn)輪葉片在運(yùn)轉(zhuǎn)中能否轉(zhuǎn)動(dòng)，又分為軸流定槳式和軸流轉(zhuǎn)槳式兩種。軸流轉(zhuǎn)槳式又稱為卡普蘭（Kaplan）式。

3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.2軸流式水輪機(jī)軸流定槳式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片在運(yùn)行時(shí)是固定不動(dòng)的，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于葉片固定，當(dāng)水頭及負(fù)荷變化時(shí)，葉片角度不能迎合水流情況，效率會(huì)急劇下降，因此這種水輪機(jī)一般用于水頭和負(fù)荷變化幅度較小的電站。軸流定槳式水輪機(jī)的應(yīng)用水頭一般為3～50m。在運(yùn)行中只需要調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度，因此其調(diào)速器為單調(diào)節(jié)。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.2軸流式水輪機(jī)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片在運(yùn)行時(shí)是轉(zhuǎn)角可調(diào)的，當(dāng)水頭及負(fù)荷變化時(shí)，葉片角度能較好地迎合水流情況，因此適用于負(fù)荷變化較大的大、中型低水頭電站，其應(yīng)用水頭一般為2～88m。我國(guó)葛洲壩水電站安裝的175MW機(jī)組，就是采用的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)。在運(yùn)行中要同時(shí)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度和槳葉轉(zhuǎn)角，因此其調(diào)速器為雙調(diào)節(jié)。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.2軸流式水輪機(jī)軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪區(qū)域水流特點(diǎn)：軸向進(jìn)水，軸向出水。軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片為懸臂梁結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較低，適用于較低水頭。圖示轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)1－導(dǎo)葉；2－葉片；3－輪轂4－蝸殼；5－尾水管1234453.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.2軸流式水輪機(jī)斜流式水輪機(jī)當(dāng)水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪時(shí)，水流方向與軸線呈某一傾斜角度，它是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種機(jī)型，其結(jié)構(gòu)和特性方面均介于混流式和軸流轉(zhuǎn)槳式之間。斜流式水輪機(jī)的葉片角度也可以根據(jù)運(yùn)行需要進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪葉片的雙重調(diào)節(jié)。斜流式水輪機(jī)有較寬的高效率區(qū)，且具有可逆性，常作為水泵水輪機(jī)用于抽水蓄能電站中。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.3斜流式水輪機(jī)應(yīng)用水頭范圍一般為40～200m，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高，很少用于小型水電站。轉(zhuǎn)輪區(qū)域水流特點(diǎn)：斜向進(jìn)水，斜向出水。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.3斜流式水輪機(jī)1234貫流式水輪機(jī)，當(dāng)軸流式水輪機(jī)的主軸水平（或傾斜）裝置，且不設(shè)置蝸殼，采用直尾水管，水流一直貫通，這種水輪機(jī)稱為貫流式水輪機(jī)。這是開發(fā)低水頭水力資源的一種機(jī)型，應(yīng)用水頭通常在20m以下。貫流式水輪機(jī)也有定槳與轉(zhuǎn)槳之分，由于發(fā)電機(jī)的裝置方式及傳動(dòng)方式不同，這種水輪機(jī)又分為全貫流式和半貫流式兩類。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.4貫流式水輪機(jī)將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪外緣的叫全貫流式水輪機(jī)，目前這種機(jī)型已很少使用。半貫流式水輪機(jī)有燈泡式、軸伸式、豎井式和虹吸式等結(jié)構(gòu)型式。目前應(yīng)用最多的是燈泡貫流式水輪機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、效率高。轉(zhuǎn)輪區(qū)域水流特點(diǎn)：水流直貫而過。貫流式機(jī)組可看做臥軸軸流式。3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.4貫流式水輪機(jī)3.2.1反擊式水輪機(jī)3.2.1.4貫流式水輪機(jī)1234圖示燈泡貫流式1－導(dǎo)葉；2－轉(zhuǎn)輪；3－發(fā)電機(jī)；4－燈泡沖擊式水輪機(jī)是在大氣中進(jìn)行能量交換的，壓力基本不變、水流能量以動(dòng)能形態(tài)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能。根據(jù)轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水特征，沖擊式水輪機(jī)又分為切擊式、斜擊式和雙擊式。其中切擊式又稱水斗式，是沖擊式水輪機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)型。從噴嘴出來的高速自由射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向垂直沖擊輪葉。

3.2.2沖擊式水輪機(jī)適于高水頭、小流量。大型水斗式水輪機(jī)應(yīng)用水頭300～1700m，小型水斗式約為40～250m。3.2.2沖擊式水輪機(jī)3.2.2.1切擊式水輪機(jī)從噴嘴出來的自由射流沿著與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)平面成一角度的方向，從一側(cè)進(jìn)入輪葉再?gòu)牧硪粋?cè)流出。與水斗式相比，其過流量較大，但效率較低。多用于中小型電站，適用水頭20～300m。3.2.2沖擊式水輪機(jī)3.2.2.2