水轮机概论及工作原理PPT.ppt

HL240—LJ—410 混流式水轮机，型号240（比转速），立轴金属蜗壳，转轮直径为410cm； ZZ440—LH—430 轴流转浆式水轮机，型号440 （比转速），立轴混凝土蜗壳，转轮直径430cm 2CJ30—W—120/2×10 水斗式水轮机，2个转轮，型号440 （比转速），卧式，转轮直径1200cm，每个转轮上2个喷嘴，射流直径10cm SJ60—W—120/100 双击式水轮机，型号60 （比转速），卧式，转轮直径120cm，转轮轴长度100cm 例 子： 二. 标称直径 D1 1．混流式水轮机转轮直径是指其转轮叶片进水边的最大直径； 2．轴流式、斜流式和贯流式水轮机转轮直径是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径； 3．冲击式水轮机转轮直径是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。 三. 装置型式 —— 指水轮机轴的布置型式和引水室型式相结合的总体。分为立式和卧式。 引水机构 水轮机蜗壳 整机示意图 导水机构 水导叶 工作机构 转轮 泄水机构 尾水管 调速器 飞轮 发电机 水轮机 水轮发电机概述 水轮发电机组的型式 按布置方式分：分为卧式和立式两种。 卧式水轮发电机适合中小型、贯流及冲击式水轮机。 一般低、中速的大、中型机组多采用立式发电机。 按推力轴承位置分：立式发电机又分为悬式和伞式两种。 推力轴承位于转子上方的发电机称为悬式发电机，它适用于转速在100r/min以上。 推力轴承位于转子下方的发电机称为伞式发电机，无上导的称为全伞式，有上导的称为半伞式，它适用于转速在150r/min以下。 按冷却方式分：可分为空气冷却和水冷却两种 。 水轮发电机的主要作用 将水轮机旋转的机械能最终转换成电能，其结构与性能的好坏对电站的安全、稳定、高效运行起着致关重要的作用。 水轮发电机组成 主要由定子、转子、机架、推力轴承、导轴承、冷却器、制动器等部件组成。 1.水轮机的基本方程式2.水轮机的能量损失及效率 3.水轮机汽蚀、吸出高度与安装高程  水轮机的工作原理 1.水轮机基本方程式 方程的实质：由水流能量转换为旋转机械能的平衡方程 水流与叶片相互作用，使得水轮机做功。水流通过水轮机时，叶片迫使水流动量矩发生变化，而水流以反作用力作用在叶片上，从而使转轮获得力矩。 水能转变为旋转机械能的必要条件：水流在转轮出口的能量小于进口处的能量，即转轮的进口和出口必须存在速度矩的差值。 基本方程的物理意义 水轮机的能量损失及效率 水力损失(head loss)和水力效率 容积损失(water loss)与容积效率 机械损失(friction loss)和机械效率 水轮机的总效率 η=ηHηVηm 提高效率的有效方法是减小水头损失、流量损失、机械摩擦。η根据模型试验得到。 水轮机的汽 蚀 汽蚀现象 汽蚀的危害 汽蚀类型 水轮机汽蚀的防护 汽蚀现象 当某点的压力达到（或低于）该温度下水的汽化压力时，水就局部汽化产生大量汽泡，同时水体中存在的许多眼看不见的气核体积骤然增大也形成可见气泡，这些气泡随着水流进入高压区时，气泡瞬时破灭，由于汽泡中心压力较低，气泡周围的水质点将以很高的速度向汽泡中心撞击形成巨大的压力，并以很高的频率冲击金属表面，使水轮机过流部件的金属表面产生物理电化学作用遭到破坏，这一现象就称为汽蚀现象， 汽蚀的危害 降低水轮机效率，减小出力。 破坏水轮机过流部件，影响机组寿命。 产生强烈的噪音和振动，从而影响水轮机的 安全稳定运行 。 汽蚀类型 翼型汽蚀：发生在水轮机转轮 叶片上的汽蚀。（如图a) 间隙汽蚀：水流通过狭小的流 道与间隙时流速变大，从而 引起压力降低而产生负压 所形成。 图a (如图b) 图b 叶型汽蚀 局部汽蚀：水轮机过流部件局部凸凹不平时，也会引起局部真空形成局部气蚀。（如图c） 图c 空腔汽蚀：反击式水轮机偏离最优工况时，水轮机出口流速则产生一圆 周分量使水流在转轮出口 处产生脱流和旋涡形成 一大空腔，在中心产生 很大真空形成。 (如图d) 图d 防止空蚀的措施 流速和压力是产生空蚀最重要的两个原因，因此要控制流速和压力的急剧变化。 1. 设计制造方面： 合理选型，叶型流线设计，表面光滑，抗空蚀钢衬(不锈钢)。 2. 工程措施：合理选择安装高程，采取防沙、排沙措施，防止有害泥沙进入水轮机。 3. 运行方面：避开低负荷、低水头运