水輪機類型與構造-主要水輪機

水電站項目3.水輪機的類型與構造12主要水輪機水輪機的分類與結構34沖擊式水輪機主要部件反擊式水輪機主要部件5水輪機參數(shù)和牌號項目3.水輪機的類型與構造3.2主要水輪機反擊式水輪機轉輪由若干個具有空間三維曲面的葉片組成，當壓力水流通過轉輪時，受轉輪葉片阻力作用使水流的壓力、流速大小和方向發(fā)生變化，因而水流也給轉輪以反作用力，此反作用力形成旋轉力矩使轉輪轉動，從而將水能轉換為旋轉機械能。反擊式水輪機按水流流入和流出轉輪葉片時的方向的不同，又分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式水輪機。3.2.1反擊式水輪機混流式水輪機又稱弗朗西斯式（Francis）水輪機，水流自徑向進入轉輪，大體上沿軸向流出，故稱為混流式?；炝魇剿啓C結構簡單，運行可靠，效率高，是應用最為廣泛的機型?；炝魇剿啓C應用水頭范圍寬，一般為20～700m。我國三峽水電站700MW和向家壩800MW的水輪發(fā)電機組，就是采用混流式水輪機。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.1混流式水輪機混流式水輪機轉輪區(qū)域水流的特點：徑向進水，軸向出水?；炝魇剿啓C轉輪的葉片上下兩端分別與上冠、下環(huán)焊接，強度高，適用水頭范圍廣。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.1混流式水輪機圖示混流式水輪機1－主軸；2－葉片；3－導葉；4－蝸殼；5－尾水管12345軸流式水輪機，水流進入和流出水輪機的轉輪時，都是軸向的，故稱軸流式。其應用水頭約為3～80m。根據(jù)轉輪葉片在運轉中能否轉動，又分為軸流定槳式和軸流轉槳式兩種。軸流轉槳式又稱為卡普蘭（Kaplan）式。

3.2.1反擊式水輪機3.2.1.2軸流式水輪機軸流定槳式水輪機的轉輪葉片在運行時是固定不動的，因而結構簡單。由于葉片固定，當水頭及負荷變化時，葉片角度不能迎合水流情況，效率會急劇下降，因此這種水輪機一般用于水頭和負荷變化幅度較小的電站。軸流定槳式水輪機的應用水頭一般為3～50m。在運行中只需要調節(jié)導葉開度，因此其調速器為單調節(jié)。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.2軸流式水輪機軸流轉槳式水輪機轉輪葉片在運行時是轉角可調的，當水頭及負荷變化時，葉片角度能較好地迎合水流情況，因此適用于負荷變化較大的大、中型低水頭電站，其應用水頭一般為2～88m。我國葛洲壩水電站安裝的175MW機組，就是采用的軸流轉槳式水輪機。在運行中要同時調節(jié)導葉開度和槳葉轉角，因此其調速器為雙調節(jié)。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.2軸流式水輪機軸流式水輪機轉輪區(qū)域水流特點：軸向進水，軸向出水。軸流式水輪機轉輪的葉片為懸臂梁結構，強度較低，適用于較低水頭。圖示轉槳式水輪機1－導葉；2－葉片；3－輪轂4－蝸殼；5－尾水管1234453.2.1反擊式水輪機3.2.1.2軸流式水輪機斜流式水輪機當水流流經(jīng)轉輪時，水流方向與軸線呈某一傾斜角度，它是20世紀50年代發(fā)展起來的一種機型，其結構和特性方面均介于混流式和軸流轉槳式之間。斜流式水輪機的葉片角度也可以根據(jù)運行需要進行調整，實現(xiàn)導葉與轉輪葉片的雙重調節(jié)。斜流式水輪機有較寬的高效率區(qū)，且具有可逆性，常作為水泵水輪機用于抽水蓄能電站中。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.3斜流式水輪機應用水頭范圍一般為40～200m，因其結構復雜，造價較高，很少用于小型水電站。轉輪區(qū)域水流特點：斜向進水，斜向出水。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.3斜流式水輪機1234貫流式水輪機，當軸流式水輪機的主軸水平（或傾斜）裝置，且不設置蝸殼，采用直尾水管，水流一直貫通，這種水輪機稱為貫流式水輪機。這是開發(fā)低水頭水力資源的一種機型，應用水頭通常在20m以下。貫流式水輪機也有定槳與轉槳之分，由于發(fā)電機的裝置方式及傳動方式不同，這種水輪機又分為全貫流式和半貫流式兩類。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.4貫流式水輪機將發(fā)電機轉子安裝在水輪機轉輪外緣的叫全貫流式水輪機，目前這種機型已很少使用。半貫流式水輪機有燈泡式、軸伸式、豎井式和虹吸式等結構型式。目前應用最多的是燈泡貫流式水輪機，其結構緊湊、穩(wěn)定性好、效率高。轉輪區(qū)域水流特點：水流直貫而過。貫流式機組可看做臥軸軸流式。3.2.1反擊式水輪機3.2.1.4貫流式水輪機3.2.1反擊式水輪機3.2.1.4貫流式水輪機1234圖示燈泡貫流式1－導葉；2－轉輪；3－發(fā)電機；4－燈泡沖擊式水輪機是在大氣中進行能量交換的，壓力基本不變、水流能量以動能形態(tài)轉換為轉輪的機械能。根據(jù)轉輪的進水特征，沖擊式水輪機又分為切擊式、斜擊式和雙擊式。其中切擊式又稱水斗式，是沖擊式水輪機中應用最為廣泛的機型。從噴嘴出來的高速自由射流沿轉輪圓周切線方向垂直沖擊輪葉。

3.2.2沖擊式水輪機適于高水頭、小流量。大型水斗式水輪機應用水頭300～1700m，小型水斗式約為40～250m。3.2.2沖擊式水輪機3.2.2.1切擊式水輪機從噴嘴出來的自由射流沿著與轉輪旋轉平面成一角度的方向，從一側進入輪葉再從另一側流出。與水斗式相比，其過流量較大，但效率較低。多用于中小型電站，適用水頭20～300m。3.2.2沖擊式水輪機3.2.2.2