水輪機分類

水輪(lun)機分類

水輪機按工作原理可分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩大類。沖擊式水輪機的(de)(de)轉輪受到(dao)水流的(de)(de)沖擊而旋轉，工作(zuo)(zuo)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)水流的(de)(de)壓力(li)不(bu)變，主(zhu)要(yao)是動(dong)能(neng)(neng)的(de)(de)轉換；反(fan)擊式水輪機的(de)(de)轉輪在水中(zhong)(zhong)受到(dao)水流的(de)(de)反(fan)作(zuo)(zuo)用力(li)而旋轉，工作(zuo)(zuo)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)水流的(de)(de)壓力(li)能(neng)(neng)和動(dong)能(neng)(neng)均有改變，但主(zhu)要(yao)是壓力(li)能(neng)(neng)的(de)(de)轉換。

水輪機(ji)(ji)按(an)其(qi)(qi)裝(zhuang)載(zai)方式(shi)(shi)可分為立(li)(li)軸(zhou)、臥軸(zhou)和斜軸(zhou)三大(da)類。主(zhu)軸(zhou)豎(shu)著裝(zhuang)程立(li)(li)軸(zhou)裝(zhuang)載(zai)，臥則臥，斜即斜。其(qi)(qi)中立(li)(li)軸(zhou)和臥軸(zhou)較(jiao)為常用。立(li)(li)軸(zhou)裝(zhuang)置有混(hun)流(liu)(liu)式(shi)(shi)、軸(zhou)流(liu)(liu)式(shi)(shi)、斜流(liu)(liu)式(shi)(shi)等(deng)。其(qi)(qi)安(an)裝(zhuang)、拆卸方便。但其(qi)(qi)負荷比較(jiao)集中，水下部(bu)分深度(du)增加，因(yin)而土建投資較(jiao)大(da)；臥軸(zhou)裝(zhuang)置有貫流(liu)(liu)式(shi)(shi)、水斗式(shi)(shi)等(deng)機(ji)(ji)組(zu)。臥式(shi)(shi)機(ji)(ji)組(zu)因(yin)機(ji)(ji)組(zu)支(zhi)撐面積較(jiao)大(da)故(gu)不致產生較(jiao)大(da)的集中負荷，廠(chang)房較(jiao)低。但其(qi)(qi)軸(zhou)和軸(zhou)受(shou)力(li)情況不好。

01   01
沖擊式水輪機
沖(chong)擊(ji)式水輪機按水流的(de)流向可分為切擊(ji)式(又稱水斗(dou)式)和斜擊(ji)式兩類(lei)。斜擊(ji)式水輪機的(de)結(jie)構(gou)與水斗(dou)式水輪機基本相同，只(zhi)是射(she)流方向有(you)一(yi)個(ge)傾角，只(zhi)用于小(xiao)型(xing)機組。

理論分析證明(ming)，當水(shui)斗節圓處的圓周速(su)度(du)約(yue)為射流速(su)度(du)的一(yi)半(ban)時，效(xiao)(xiao)率(lv)最(zui)高。這(zhe)種水(shui)輪機在負(fu)荷(he)發生變(bian)化時，轉輪的進水(shui)速(su)度(du)方向(xiang)不(bu)變(bian)，加(jia)之這(zhe)類水(shui)輪機都用于高水(shui)頭電站，水(shui)頭變(bian)化相對較小，速(su)度(du)變(bian)化不(bu)大，因而效(xiao)(xiao)率(lv)受負(fu)荷(he)變(bian)化的影響(xiang)較小，效(xiao)(xiao)率(lv)曲(qu)線比較平緩，最(zui)高效(xiao)(xiao)率(lv)超過91%

02   01
反擊式水輪機
反擊式水輪機可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。在混流式水輪機中(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)徑(jing)向(xiang)進(jin)(jin)(jin)入導水(shui)機構，軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)出轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)；在(zai)軸(zhou)(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)水(shui)輪(lun)(lun)機中(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)徑(jing)向(xiang)進(jin)(jin)(jin)入導葉，軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)進(jin)(jin)(jin)入和(he)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)出轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)；在(zai)斜(xie)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)水(shui)輪(lun)(lun)機中(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)徑(jing)向(xiang)進(jin)(jin)(jin)入導葉而以傾斜(xie)于(yu)主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)某一角度的(de)方向(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)進(jin)(jin)(jin)轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)，或以傾斜(xie)于(yu)主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)的(de)方向(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)進(jin)(jin)(jin)導葉和(he)轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)；在(zai)貫流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)水(shui)輪(lun)(lun)機中(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)沿軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)進(jin)(jin)(jin)導葉和(he)轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)。軸(zhou)(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)、貫流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)和(he)斜(xie)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)水(shui)輪(lun)(lun)機按其(qi)結(jie)構還可分(fen)為定槳式(shi)(shi)和(he)轉(zhuan)(zhuan)槳式(shi)(shi)。定槳式(shi)(shi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)葉片是固定的(de)；轉(zhuan)(zhuan)槳式(shi)(shi)的(de)轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)(lun)葉片可以在(zai)運行中(zhong)繞葉片軸(zhou)(zhou)(zhou)轉(zhuan)(zhuan)動，以適應(ying)水(shui)頭和(he)負荷(he)的(de)變化。

常見機型介紹
1
軸流式水輪機（ZZ/ZD）
適用于較低水頭的電站。在相同水頭下，其比轉數較混流式水輪機高。

軸(zhou)流定(ding)槳式水輪(lun)機(ji)的葉(xie)片固定(ding)在(zai)轉輪(lun)體上。一般安(an)裝(zhuang)高度在(zai)3-50m。，葉(xie)片安(an)放角不能在(zai)運(yun)行(xing)中改變，結(jie)構(gou)簡單，效(xiao)率較低(di)，適用于(yu)負荷(he)(he)變化小或可(ke)以用調整(zheng)機(ji)組(zu)運(yun)行(xing)臺數來適應負荷(he)(he)變化的電(dian)站(zhan)。

 

2
貫流式水輪機（GZ/GD）
貫流式水輪機的導葉和(he)轉輪(lun)間的水(shui)流基本(ben)上無變向流動，加上采(cai)用(yong)直錐(zhui)形(xing)尾(wei)水(shui)管，排流不必在尾(wei)水(shui)管中轉彎，所(suo)以效(xiao)率高(gao)，過流能力(li)大，比轉數高(gao)，特別(bie)適用(yong)于水(shui)頭為3～20米的低水(shui)頭小型河(he)床電站。

這(zhe)種(zhong)水(shui)輪(lun)機(ji)裝在潮汐電站內(nei)還可以實(shi)現雙向發電。這(zhe)種(zhong)水(shui)輪(lun)機(ji)有多種(zhong)結構，使用最多的是(shi)燈泡式水(shui)輪(lun)機(ji)。

燈泡式(shi)機組的發電(dian)機裝在(zai)水(shui)密的燈泡體(ti)內。其轉(zhuan)輪(lun)既可(ke)(ke)以設(she)計成(cheng)定(ding)槳式(shi)，也(ye)可(ke)(ke)以設(she)計成(cheng)轉(zhuan)槳式(shi)。其中又可(ke)(ke)以細分為(wei)貫流式(shi)和半貫流式(shi)。

 

3
混流式水輪機（HL）
混(hun)流式(shi)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機與軸(zhou)(zhou)流轉(zhuan)槳(jiang)式(shi)相比(bi)，其結(jie)構較簡(jian)單，運行穩定，最(zui)高(gao)效(xiao)(xiao)率(lv)也(ye)比(bi)軸(zhou)(zhou)流式(shi)的高(gao)，但(dan)在(zai)水(shui)(shui)頭(tou)和負荷變化大時，平均效(xiao)(xiao)率(lv)比(bi)軸(zhou)(zhou)流轉(zhuan)槳(jiang)式(shi)的低，這(zhe)類水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機的最(zui)高(gao)效(xiao)(xiao)率(lv)有(you)的已(yi)超(chao)過95%。混(hun)流式(shi)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機適(shi)用(yong)的水(shui)(shui)頭(tou)范圍(wei)很(hen)寬，為5～700米，但(dan)采(cai)用(yong)最(zui)多(duo)的是40～300米。

混流(liu)式的(de)轉輪(lun)一般(ban)用(yong)低(di)碳鋼(gang)(gang)或低(di)合金(jin)鋼(gang)(gang)鑄件(jian)，或者采(cai)(cai)用(yong)鑄焊(han)結(jie)構。為提高抗汽(qi)蝕和(he)抗泥沙磨損性(xing)能(neng)，可在易氣蝕部位堆焊(han)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，或采(cai)(cai)用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)葉(xie)片，有(you)(you)時(shi)也可整個轉輪(lun)采(cai)(cai)用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。采(cai)(cai)用(yong)鑄焊(han)結(jie)構能(neng)降低(di)成(cheng)本，并使流(liu)道(dao)(dao)尺寸更精確，流(liu)道(dao)(dao)表面更光滑，有(you)(you)利于提高水輪(lun)機(ji)的(de)效率，還可以分別(bie)用(yong)不同(tong)材料(liao)制造葉(xie)片、上冠和(he)下環。

 

4
斜流式水輪機（XL）
斜(xie)流(liu)式水(shui)輪機葉(xie)片傾(qing)斜(xie)的(de)裝在轉(zhuan)(zhuan)輪體上，隨著水(shui)頭(tou)和負荷的(de)變化，轉(zhuan)(zhuan)輪體內的(de)油壓接力器操作(zuo)葉(xie)片繞其軸(zhou)線相應(ying)轉(zhuan)(zhuan)動。它的(de)最(zui)高(gao)(gao)效率(lv)稍低于混(hun)流(liu)式水(shui)輪機，但平(ping)均效率(lv)大大高(gao)(gao)于混(hun)流(liu)式水(shui)輪機；與軸(zhou)流(liu)轉(zhuan)(zhuan)槳水(shui)輪機相比(bi)，抗氣蝕(shi)性能較好(hao)，飛逸(yi)轉(zhuan)(zhuan)速較低，適用于40～120米水(shui)頭(tou)。

由于斜流式(shi)(shi)水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)結構復雜(za)、造價高，一般只在不(bu)宜使用(yong)混流式(shi)(shi)或軸流式(shi)(shi)水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)，或不(bu)夠理想時才采用(yong)。這種水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)還可用(yong)作(zuo)可逆式(shi)(shi)水(shui)泵水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)(ji)。當它在水(shui)泵工況啟(qi)動時，轉輪(lun)葉(xie)片可關閉成近于封閉的(de)(de)圓錐因而能(neng)減小(xiao)電動機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)啟(qi)動負荷(he)。

 

藍色向(xiang)右箭頭分割線

水輪機發電原(yuan)理

水(shui)(shui)輪發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)通常會利(li)用(yong)(yong)不同形式(shi)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)輪機(ji)與(yu)不同形式(shi)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)組(zu)成(cheng)水(shui)(shui)輪發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)組(zu)，而水(shui)(shui)輪發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)原理是(shi)透(tou)過水(shui)(shui)輪機(ji)內的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)輪連結軸承(cheng)到發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)子(zi)上(shang)(shang)，再利(li)用(yong)(yong)水(shui)(shui)自高處向低處水(shui)(shui)輪機(ji)沖下的(de)(de)(de)(de)位能(neng)轉(zhuan)換成(cheng)動(dong)(dong)能(neng)來帶動(dong)(dong)動(dong)(dong)輪與(yu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)軸承(cheng)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)子(zi)旋轉(zhuan)，轉(zhuan)子(zi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)線(xian)(xian)圈在磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)兩極間(jian)轉(zhuan)動(dong)(dong)。當線(xian)(xian)圈轉(zhuan)動(dong)(dong)時，轉(zhuan)子(zi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)線(xian)(xian)圈與(yu)定(ding)子(zi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)發(fa)(fa)生磁(ci)(ci)(ci)場(chang)改變，以切線(xian)(xian)互(hu)相做功(gong)，因此產(chan)生感應(ying)電(dian)(dian)(dian)流，是(shi)運用(yong)(yong)“電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)感應(ying)”原理將動(dong)(dong)力(li)所作的(de)(de)(de)(de)功(gong)利(li)用(yong)(yong)切線(xian)(xian)方向的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)轉(zhuan)換成(cheng)電(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)生產(chan)裝置。

主要工(gong)作參數(shu)

1.水頭H（米(mi)）

　　連(lian)續水流兩斷面(mian)間(jian)單位能量的差(cha)值稱(cheng)為水頭。水頭是(shi)水輪(lun)(lun)機(ji)(ji)的一個重要(yao)參(can)數，它的大小直接影響著水輪(lun)(lun)機(ji)(ji)出力的大小和水輪(lun)(lun)機(ji)(ji)型式的選擇。

2.流量

　　單位時間內流經水輪(lun)機(ji)的(de)水量（體積(ji)）稱為水輪(lun)機(ji)的(de)流量，用Q表示。通(tong)常用米3/秒為單位。

3.出力

　　單(dan)位(wei)時間內(nei)流(liu)經水(shui)輪(lun)機(ji)的(de)水(shui)流(liu)所具(ju)有的(de)能量，稱為通過水(shui)輪(lun)機(ji)的(de)“水(shui)流(liu)的(de)出力”，用Np^0表示。Np^0=9.81QH（千(qian)瓦(wa)）。

4.效率

　　水(shui)輪(lun)(lun)機的出力(li)N通過水(shui)輪(lun)(lun)機水(shui)流(liu)的出力(li)Np^0之(zhi)比(bi)，稱為水(shui)輪(lun)(lun)機的效率，用(yong)η表(biao)示(shi)(shi)。顯然效率是表(biao)面水(shui)輪(lun)(lun)機對水(shui)流(liu)能(neng)量的有效利(li)用(yong)程度，是一個無量綱的物理量，用(yong)百分數(shu)（%）表(biao)示(shi)(shi)。

5.轉速

　　水(shui)輪(lun)機主軸在單位(wei)時間內(nei)的(de)旋(xuan)轉次數，稱為(wei)水(shui)輪(lun)機的(de)轉速(su)，用n表示，通常(chang)采用“轉/分”作單位(wei)。