第八章 反击式水轮机导水机构.ppt.ppt

水轮机原理及水力设计 能源与动力工程学院 西 华 大 学 Xihua University 主讲人：石建伟 邮箱：shijianwei0416@163.com 电话 第八章 反击式水轮机导水机构 反击式水轮机引水室 导水机构的作用和类型 径向式导水机构的几何参数 导水机构的工作原理 导叶的类型及选择 径向导水机构的结构及传动装置 第一节 导水机构的作用和类型 水轮机是动力原动机，运行中其工况会经常发生改变。例如负荷（出力）变化时，必须改变通过水轮机的流量，以使水轮机的功率与负荷平衡。理想的调节机构是在工况变化时，仅仅只改变流量并且水头损失极小。在水轮机转轮前布置多个导水叶片的导水机构就能满足这种要求。 导水机构的作用:由12-32片导叶组成，根据负荷变化控制和调节流量，形成和改变水流进入转轮的速度环量。 导水机构的结构都应满足下列基本要求： 1.导水机构过流部件的尺寸应与模型水轮机相应部件的尺寸保持几何相似，过流部件的表面应光滑以减少水力损失； 2.导水机构的最大开度要可靠并应留有一定的裕量，以保证水轮机有足够的过水能力； 3.导水机构应有安全保护装置，以防止导叶因硬物卡住而引起主要传动零件破坏和尽快断流防止水轮机飞逸； 4.应便于安装和检修，特别是调正导叶端面和立面间隙时操作要简便； 5.在停机时应有良好的封水性能； 6.导叶传动机构应灵活，各个零部件之间的磨擦应有良好的润滑，结构要简单。 第一节 导水机构的作用和类型 调节水轮机的过流能力，可以通过不同的途径实现： 1.微小型和较小型的水轮机，可以用一个装在进水管的阀，或转轮前的筒形阀来调节通过水轮机的流量。 2.在水轮机转轮前布置多个导叶，它们在调节时作同步的绕自身轴线转动，有如百叶窗一样，只改变水流过水断面面积，水流流径该通道，水头损失很小。 理想的调节机构是工况变化时，仅仅只改变流量而水头损失极小。 第一节 导水机构的作用和类型 第一节 导水机构的作用和类型 按水流流经导水机构的特点，导水机构分为三种类型： 1.径向式导水机构(圆柱式导水机构)，水流流经导水机构的轴面流线是径向的，这种导水机构结构简单，应用最广泛。 第一节 导水机构的作用和类型 按水流流经导水机构的特点，导水机构分为三种类型： 2.轴向式导水机构(圆锥式导水机构)，轴面流线与水轮机轴平行。这种导水机构广泛应用于贯流式水轮机。 第一节 导水机构的作用和类型 按水流流经导水机构的特点，导水机构分为三种类型： 3.斜向式导水机构(圆盘式导水机构)，水流沿着与转轮轴同心的圆锥面流过导水机构。这种导水机构结构比较复杂，一般应用在灯泡贯流式和斜流式水轮机中。 第二节 径向式导水机构的几何参数 1.导叶开度a0 导叶开度是表征水轮机在流量调节过程中导叶安放位置的一个参数，它的大小等于导叶出口边与相邻导叶体之间的最短距离。 最大径向开度值：导叶可能达到的最大开度 其中： Dr-导叶在径向位置时尾部做出的圆周直径； D0-导叶轴线分布圆直径； Z0-导叶数； L1-导叶轴线至头部的长度。 对于大中型水轮机所采用的标准化导叶 L1=（0.06-0.087）D1 ，而且D0 =1.16D1 将其 代入（1）式，得到最大径向开度的近似公式： （1） 相对开度：导叶在任意位置时开度与最大径向开度的比值： 相对开度是无因次量，通常以百分数表示，同型号的水轮机在相似工况下相对开度相等，据此可进行换算，得到真机的开度为： 第二节 径向式导水机构的几何参数 在最大径向开度下工作时，一方面导叶的进口有很大的冲角并形成脱流，水力损失很大；另一方面，流经导水机构的水流在转轮前不能形成环量，而根据水轮机的基本方程，此时要产生机械能就需要在转轮出口有负环量，这样进入尾水管的能量将大大地增加，又会形成很大的水力损失。 2.导叶出水角 导叶出口处骨线与圆周方向的夹角称为导叶出口角 ，由于导叶的叶片数较多，其叶栅可视为稠密叶栅，水流的出流角也就是导叶的出水角 。 第二节 径向式导水机构的几何参数 导叶骨线的切线与轴向的夹角。它是决定水轮机过流量的一个重要参数。 假定出口为法向时，基本方程式变为： 假定转轮进口速度矩等于导叶出口速度距，则有 ： 第二节 径向式导水机构的几何参数 由此看出：在其它条件相同时，导叶出口角越大，水轮机过流量越大。 第二节 径向式导水机构的几何参数 以上导叶分别是： 负曲率叶型、对称叶型、正曲率叶型 在开度相同的情况下，若出口角不同则过流量各不相同，导叶出口