水轮机教案.pdf

第 1 页 共 27 页 水 轮 机 水电站的主要任务有二点： 1、根据不同条件，采用不同方式集中河道落差，形成水头 2 、进行二个能量转换：水流势能（水头） 旋转机械能 电能 水轮机 发电机 后一种转换比较简单，各种形式电站均是一样的，水电站的特点反映在前一种 转换，水轮机的性能，构造。尺寸直接影响到水电站对水能的利用效率，水电站的 投资以及电站的枢纽布置，厂房的结构形式、尺寸等，可以毫不夸张的说，水轮机 是水电站的心脏。 1847年 Francis 发明了混流式水轮机，但叶片薄，受不了高水头的压力，另一方面还存在气蚀的问题 (cavitation)。1880年Pelton 发明了水斗式水轮机，可以承受500－600m的水头。1912年Kaplan提出了定 浆轴流式水轮机，使引用的Q增大，但平均效率不高。后又提出转浆式，提高了平均效率。1930－40年出现 贯流式，通过的Q更大，以适应低水头、大流量的电站，尤其是潮汐电站。 经过近两百年人们的努力，逐渐形成了现代的水轮机。现代水轮机与它们的雏形，没有根本性的变化，但 在容量上和适用范围上有了大大的提高，并且随着水轮机设计和制造技术的发展，还可能进一步地提高。 第一章 水轮机的主要类型及其构造 §1—1 水轮机的工作参数：H 、Q、N 、η、n、M 1、工作水头H ：是指蜗壳进口与尾水管出口之间单位重量水流的能量之差 H E E H即： h （推导见教材p.2-3 ） A B m A 1 P V 2 P V 2 B B B A A A E Z E Z 其中： B B A A 2g 2g H ：电站毛水头，上下游水位差； ：电站压力管道的水力损失 h m 1A E ：单位重量水流的能量，m Z ：相对基面的单位位能，m P ：压强，N/m2 水头可以分为一以下三大类： 1.毛水头:电站上下游的水位差 2.工作水头:水轮机做功的有效水头,等于水轮机进、出口断面的单位能量差。或称为静水头。 3.特征水头：包括以下四种水 头。 ①最大水头：允许水轮机运行的最大净水头。 ②最小水头：能保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。 ③加权平均水头：考虑了各种水头可能持续的时间的平均水头，即： HT H TN 按时间加权：H i i 按电能加权：H i i i a a T TN i i i