动力机械水轮机.ppt

水轮机 主要内容 第一节 水轮机的特点、结构类型和用途 第二节 水轮机的工作参数及流量调节 第三节 水轮机发电 * 第二节 水轮机的工作参数及流量调节 第三节 水轮机发电 第一节 水轮机的特点、结构类型和用途 一、水轮机的特点 二、水轮机的结构类型 三、水轮机的用途 一、水轮机的特点 工质是水： 密度大 能量头由地形条件决定： 低 变化范围大 转速低，而功率密度不低，属于低速重载机器 基本采用单级，调节方便，调节特性好，抽水蓄能 转轮的叶片形状多样化： 轴流式 – 混流式 – 切击式 （低 能量头 高） 不可压缩，没有压缩和膨胀过程 二、水轮机的结构类型 1、轴流式水轮机： 图4-38 叶轮形状与轴流泵或轴流风机的叶轮相似 属于反击式 适用于水头低的水电站 2、贯流式水轮机： 图4-39 没有涡壳 上游管路、活动导叶、转轮以及尾水管总体上是一根管路 图4-40 图4-37 3、切击式水轮机： 属于冲击式 适用于水头高的水电站 4、混流式水轮机： 适用于中等水头的水电站 介于轴流式和切击式之间 三、水轮机的用途 水电站 朝大型、高效、高可靠性和高度自动化方向发展 山区农村用于拖动加工机械 化工装置中用作能量回收 水轮机驱动泵 液力变矩器用于车辆上作为无级变速装置：图 一、水轮机的主要工作参数 二、水轮机的流量调节 一、水轮机的主要工作参数 1、水头H 水轮机的进口断面和出口断面的单位重量水流所具有的能量差 图4-41 电站水头 引水管路中的损失 2、理论水头 3、流量 4、转速 n r/s 5、功率 P 水轮机通过主轴输出的功率， KW 或 MW 6、效率 目前 二、水轮机的流量调节 1、冲击式水轮机 在喷嘴中装有喷针，前后移动喷针，可改变喷嘴的出口面积， 从而改变流量和功率： 图4-40 2、反击式水轮机 依靠活动导叶： 图4-42 图4-43 转动导叶，改变α0 改变 转轮出口处半径和面积 导叶高度和流出角 转轮几何流出角 、 、 一、水力发电的基本原理 二、水电站的基本类型 三、水轮机的比转速 四、水电站水轮机面临的技术问题 一、水力发电的基本原理 1、河段上潜在的水能资源 3、河流的梯级开发 2、将潜在的水能资源转变为可利用水能资源的办法 1、河段上潜在的水能资源：（图11-26a） 上下游断面1和断面2 单位重量水流所具有的能量分别为 其中， 则水流在两个断面的能量差值 ，称为落差或水头 流量为 的水流流过此河段时能量的消耗量为 能量消耗的方式：对河床的冲刷、挟带泥沙、水流漩涡、冲击 负面效应：对河流河床和周边自然环境造成巨大危害 2、将潜在的水能资源转变为可利用水能资源的办法 在截面2处筑坝，抬高水位，形成水库：图11-26b 在水坝后安装水轮机 修建引水管道，水库中的水通过引水管道进入水轮机做功 由于水位抬高，流速减慢，河段上的水力损失减少，河段上潜在的水能 转变为坝前后落差，即电站水头Hs，由于水库中仍有水力损失，因此 水轮机的水头 引水管道中的水力损失 由于水库的渗漏和蒸发等因素，水轮机的流量 比流入水库的流量 减少 ，即 水轮机所得功率 其中， --- 水轮机和发电机的效率 k – 考虑了各种质、能损耗的利用系数 3、河流的梯级开发（图11-27） 对于很长的河段或河流坡度比较大的情况，水头很高 筑坝太高，一方面技术上有相当困难，另一方面会造成过大的淹没损失 可利用几个水坝分别集中整个河段上的落差 二、水电站的基本类型 1、坝式水电站 2、河床式水电站 3、引水式水电站 1、坝式水电站 种类： （1）坝后式水电站：图11-28 水电站厂房紧靠着坝体布置在下游，如三峡 （2）厂房顶溢式水电站：图11-29 适用于河谷狭窄而水电站机组较多，水利溢洪建筑物 与厂房布置有矛盾时 （3）坝内式水电站：图11-30 适用于大坝体足够大时 应用： 大都修建在流量较大，坡降较小的河段上，由于坝高受地形、地质、 水库淹没和工程投资等因素的限制，水头不能太高 目前世界上5000MW以上的大型水电站多是坝式水电站，如： 我国的三峡水电站：装机18200MW 单机700MW 巴西、巴拉圭合建的伊泰鲁水电站：装机12600MW 单机700MW 俄罗斯的萨扬舒申斯克水电站：装机6400MW 特点： （1）属中、高水头，最高300m左