(河海大学)水轮机类型、构造与工作原理-水电站.pptVIP

参数：水头、流量、功率、效率、转速等 水流特征：幅向进入转轮，轴向流出转轮 适用水头：20～500m，Hmax=734m 叶片：固定 10~20片 最高效率 ：94% 单机容量：几十kW ～ 几十万kW 实例：最高水头 734m（奥地利依斯林电站） 最大单机出力716MW （美国大古力电站） 混流式水轮机转轮 混流式水轮机的基本构造 混流式水轮机的基本构造 主要为翼型活动导叶 作用： ① 调节水轮机的流量； ② 引导水流按必须的方向进入 转轮形成一定的速度矩。 水流特征：水流流过转轮时始终是沿轴向的 适用水头：2~70m 叶片：定浆或转浆 单机容量：几十kW~十几万可kW 实例：葛洲坝水电站17万kW/单机 轴流式水轮机叶片安放角 立轴式水轮机（vertical turbine with fixed blades） 轴流转浆式水轮机转轮（runner of Kaplan turbine ） 水流特征：从流道进口到尾水管出口 均沿轴向（没有蜗壳） 适用水头：1~40m 叶片：定浆或转浆 单机容量：几kW~几万kW 效率：90~92% 灯泡贯流式水轮机 Bulb tubular turbine 喷嘴前折流板：避免因喷针快速移动导致在压力钢管内产生过高得水锤压力。 右下侧导流板：防止水流飞溅而造成附加损失。 特点：可设多个喷嘴和多个转轮。 大中型：立式布置；中小型：卧式布置。 冲击式水轮机 发电：水轮机运行 抽水：水泵运行 适用水头： 混流式：30~600m 斜流式、轴流式 实例：密云，1.1/1.5万kW 关于转轮直径D1的规定 水流质点绝对速度 V 的分解 取流面上一微小流束,列出动量矩方程 水轮机最优工况 水轮机最优工况 1、高水头水轮机，最优的转轮出流应为法向，但对中、低水头水轮机，取α2 略小于90°。 2、实际运行中，水轮机运行工况范围均有一定限制。 3、若 ，可能会产生脱流, 出口角＜ 90°为宜。 4、转桨式水轮机高效区宽的原因就是在非额定工况下，可调节叶片的安放角，尽可能实现无撞击进口和法向出口。 假设 水流从导叶流出时是轴对称的 进入转轮的水流也是轴对称的 水流在转轮中流速的合成 相对运动: 水从转轮进口①沿着叶片流道至转轮出口② 牵连运动: 水流质点同时和转轮一起旋转的圆周运动 绝对运动 相对运动 牵连运动(圆周运动) 绝对运动 第五节 水流在水轮机转轮中的运动 混流式水轮机转轮内的流面和轴面 对于轴流式，U1=U2=U，Vr=0 A Vu U W V Vm α β 第五节 水流在水轮机转轮中的运动 第六节 水轮机基本方程 第六节 水轮机基本方程 原理: 动量矩定律 单位时间内水流对水轮机的动量矩的改变=作用在该水流上的外力对同一轴的力矩 水轮机基本方程 转轮所获得的能量 水流的能量 第六节 水轮机基本方程 外力对转轴的力矩 第六节 水轮机基本方程 第六节 水轮机基本方程 方 程 实 质 水流能量转换为转轮旋转能量的能量平衡方程 既适用于反击式水轮机，也适用于冲击式水轮机 没有水流动量矩的改变，转轮就不可能获得水流的能量做功 第六节 水轮机基本方程 第七节 水轮机的效率及 最优工况 第七节 水轮机的效率及最优工况 水力损失 流量损失 机械损失 水轮机能量损失 第七节 水轮机的效率及最优工况 水力损失及水力效率 1 水流流经蜗壳、导叶、转轮和尾水管产生的沿程损失以及漩涡、脱流、撞击产生的局部损失 一、水轮机的效率 第七节 水轮机的效率及最优工况 流量损失及流量效率（容积效率） 2 部分水流通过间隙直接进入尾水管而不经过转轮做功 第七节 水轮机的效率及最优工况 机械损失和机械效率 3 转轮部分表面和空气产生机械摩擦（盘状摩擦、风损以及轴承处的摩擦） 第七节 水轮机的效率及最优工况 容积损失 机械损失 沿程 局部 出口 水力损失 出力 N Nmax 100% 效率η 撞击损失 涡流损失 N~ η ηmax D1、n、H一定情况下，改变Q时，水轮机效率与出力的关系 第七节 水轮机的效率及最优工况 二、水轮机的最优工况 最优工况 效率η最高的工况 起决定作用的是水头损失 进口水流的撞击损失和出口涡流损失，则最优工况为撞击损失和涡流损失均最小的工况。 第七节 水轮机的效率及最优工况 无撞击进口：不至于发生水力碰撞、脱流，水力损失最小 第七节 水轮机的效率及最优工况 V2最小→ 也最小 Vu2=0，水流出转轮后没有旋转可使尾