水輪機分類

水輪機(ji)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)(de)轉(zhuan)輪(lun)受到(dao)水(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)沖擊(ji)而旋轉(zhuan)，工(gong)作(zuo)過(guo)程中水(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)壓(ya)力不變(bian)，主要(yao)是動能的(de)(de)(de)轉(zhuan)換；反(fan)擊(ji)式水(shui)(shui)(shui)輪(lun)機(ji)的(de)(de)(de)轉(zhuan)輪(lun)在水(shui)(shui)(shui)中受到(dao)水(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)反(fan)作(zuo)用力而旋轉(zhuan)，工(gong)作(zuo)過(guo)程中水(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)壓(ya)力能和動能均(jun)有(you)改變(bian)，但主要(yao)是壓(ya)力能的(de)(de)(de)轉(zhuan)換。

水輪機(ji)按其(qi)裝載(zai)方式可分(fen)為(wei)(wei)立軸(zhou)、臥(wo)軸(zhou)和斜軸(zhou)三大(da)類。主軸(zhou)豎著裝程立軸(zhou)裝載(zai)，臥(wo)則臥(wo)，斜即斜。其(qi)中立軸(zhou)和臥(wo)軸(zhou)較(jiao)(jiao)為(wei)(wei)常用。立軸(zhou)裝置(zhi)有(you)混流式、軸(zhou)流式、斜流式等。其(qi)安裝、拆卸方便。但其(qi)負荷比(bi)較(jiao)(jiao)集中，水下部分(fen)深度增加，因而土(tu)建(jian)投資較(jiao)(jiao)大(da)；臥(wo)軸(zhou)裝置(zhi)有(you)貫(guan)流式、水斗式等機(ji)組(zu)。臥(wo)式機(ji)組(zu)因機(ji)組(zu)支撐面積(ji)較(jiao)(jiao)大(da)故(gu)不致(zhi)產生較(jiao)(jiao)大(da)的集中負荷，廠房較(jiao)(jiao)低(di)。但其(qi)軸(zhou)和軸(zhou)受(shou)力情況不好。

01   01
沖擊式水輪機
沖(chong)擊(ji)式(shi)(shi)水(shui)輪機按水(shui)流的(de)流向可(ke)分為切(qie)擊(ji)式(shi)(shi)(又(you)稱水(shui)斗式(shi)(shi))和斜擊(ji)式(shi)(shi)兩類。斜擊(ji)式(shi)(shi)水(shui)輪機的(de)結(jie)構與水(shui)斗式(shi)(shi)水(shui)輪機基本相同，只(zhi)(zhi)是射流方向有一(yi)個傾角，只(zhi)(zhi)用(yong)于(yu)小型(xing)機組。

理論(lun)分析證明，當水斗節圓(yuan)處的圓(yuan)周速度約為射流速度的一半時，效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)最(zui)高。這種水輪(lun)機在(zai)負荷(he)發(fa)生變(bian)(bian)化時，轉輪(lun)的進水速度方向不變(bian)(bian)，加之這類水輪(lun)機都用于高水頭電站，水頭變(bian)(bian)化相對較小，速度變(bian)(bian)化不大，因而效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)受負荷(he)變(bian)(bian)化的影響較小，效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)曲線比較平緩，最(zui)高效(xiao)(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)(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)徑向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)(jin)(jin)(jin)入導水(shui)機構(gou)，軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)出轉輪；在(zai)軸(zhou)(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)水(shui)輪機中(zhong)(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)徑向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)(jin)(jin)(jin)入導葉(xie)(xie)，軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)(jin)(jin)(jin)入和(he)(he)流(liu)(liu)(liu)(liu)出轉輪；在(zai)斜(xie)流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)水(shui)輪機中(zhong)(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)徑向(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)(jin)(jin)(jin)入導葉(xie)(xie)而以(yi)傾斜(xie)于主軸(zhou)(zhou)(zhou)某(mou)一(yi)角度(du)的(de)(de)方向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)進(jin)(jin)(jin)(jin)轉輪，或以(yi)傾斜(xie)于主軸(zhou)(zhou)(zhou)的(de)(de)方向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)進(jin)(jin)(jin)(jin)導葉(xie)(xie)和(he)(he)轉輪；在(zai)貫流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)水(shui)輪機中(zhong)(zhong)，水(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)沿軸(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)進(jin)(jin)(jin)(jin)導葉(xie)(xie)和(he)(he)轉輪。軸(zhou)(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)、貫流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)斜(xie)流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)水(shui)輪機按其結構(gou)還可(ke)分為定槳(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)轉槳(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)。定槳(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)轉輪葉(xie)(xie)片是固定的(de)(de)；轉槳(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)轉輪葉(xie)(xie)片可(ke)以(yi)在(zai)運行(xing)中(zhong)(zhong)繞葉(xie)(xie)片軸(zhou)(zhou)(zhou)轉動，以(yi)適應水(shui)頭(tou)和(he)(he)負(fu)荷(he)的(de)(de)變(bian)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。

軸流定槳式(shi)水輪(lun)機的葉片固定在轉輪(lun)體(ti)上。一般安(an)裝高度(du)在3-50m。，葉片安(an)放(fang)角不能在運行(xing)中(zhong)改(gai)變(bian)，結(jie)構簡單，效(xiao)率(lv)較低，適用(yong)于負荷(he)變(bian)化小(xiao)或可以用(yong)調整(zheng)機組運行(xing)臺(tai)數來適應(ying)負荷(he)變(bian)化的電站。

 

2
貫流式水輪機（GZ/GD）
貫流式水輪機的導葉(xie)和轉輪間的水(shui)流(liu)基(ji)本上無(wu)變向流(liu)動(dong)，加上采用(yong)(yong)直錐形尾(wei)(wei)水(shui)管，排(pai)流(liu)不(bu)必在尾(wei)(wei)水(shui)管中轉彎(wan)，所以效率(lv)高(gao)，過流(liu)能力大，比轉數(shu)高(gao)，特別適用(yong)(yong)于水(shui)頭(tou)(tou)為(wei)3～20米的低水(shui)頭(tou)(tou)小型河床電(dian)站。

這種(zhong)水輪機裝在潮汐電站內還可(ke)以實(shi)現雙向發電。這種(zhong)水輪機有多種(zhong)結構(gou)，使用最多的(de)是燈(deng)泡式水輪機。

燈泡式機(ji)組的發電機(ji)裝在(zai)水密的燈泡體內(nei)。其轉輪既可(ke)以(yi)設(she)計(ji)成定槳式，也可(ke)以(yi)設(she)計(ji)成轉槳式。其中(zhong)又可(ke)以(yi)細分為貫流式和半貫流式。

 

3
混流式水輪機（HL）
混流(liu)(liu)式水(shui)(shui)輪機與軸流(liu)(liu)轉槳式相比，其結構較(jiao)簡單，運(yun)行(xing)穩定，最高(gao)效(xiao)率(lv)也比軸流(liu)(liu)式的(de)高(gao)，但在水(shui)(shui)頭和負荷變化大時(shi)，平均效(xiao)率(lv)比軸流(liu)(liu)轉槳式的(de)低(di)，這(zhe)類(lei)水(shui)(shui)輪機的(de)最高(gao)效(xiao)率(lv)有的(de)已超(chao)過95%。混流(liu)(liu)式水(shui)(shui)輪機適用的(de)水(shui)(shui)頭范圍(wei)很寬，為(wei)5～700米，但采用最多的(de)是40～300米。

混流式(shi)的轉(zhuan)輪(lun)一(yi)般用低碳鋼(gang)(gang)或(huo)(huo)低合金鋼(gang)(gang)鑄(zhu)(zhu)件，或(huo)(huo)者采(cai)用鑄(zhu)(zhu)焊(han)結(jie)構(gou)。為提(ti)高(gao)抗汽(qi)蝕和抗泥沙磨損(sun)性能，可(ke)在易(yi)氣蝕部位(wei)堆焊(han)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，或(huo)(huo)采(cai)用不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)葉(xie)片，有時也可(ke)整個轉(zhuan)輪(lun)采(cai)用不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。采(cai)用鑄(zhu)(zhu)焊(han)結(jie)構(gou)能降低成本，并使流道尺寸更(geng)(geng)精確，流道表面(mian)更(geng)(geng)光滑，有利于(yu)提(ti)高(gao)水輪(lun)機的效率，還可(ke)以分別用不(bu)(bu)同材料制造葉(xie)片、上冠和下(xia)環。

 

4
斜流式水輪機（XL）
斜(xie)流(liu)(liu)式水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)葉片傾斜(xie)的(de)(de)裝在轉(zhuan)輪(lun)(lun)體上，隨著水(shui)(shui)(shui)頭(tou)和負荷的(de)(de)變化，轉(zhuan)輪(lun)(lun)體內(nei)的(de)(de)油壓接(jie)力器操作葉片繞其軸(zhou)線(xian)相應轉(zhuan)動。它(ta)的(de)(de)最高效率稍低于(yu)混(hun)流(liu)(liu)式水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)，但平(ping)均效率大(da)大(da)高于(yu)混(hun)流(liu)(liu)式水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)；與軸(zhou)流(liu)(liu)轉(zhuan)槳(jiang)水(shui)(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)相比，抗(kang)氣蝕性能(neng)較(jiao)好，飛逸轉(zhuan)速(su)較(jiao)低，適用于(yu)40～120米水(shui)(shui)(shui)頭(tou)。

由于斜流(liu)式(shi)水輪(lun)機結(jie)構(gou)復雜、造價(jia)高，一般(ban)只在不宜使(shi)用混流(liu)式(shi)或軸流(liu)式(shi)水輪(lun)機，或不夠(gou)理想(xiang)時才(cai)采用。這種水輪(lun)機還(huan)可(ke)用作可(ke)逆式(shi)水泵(beng)水輪(lun)機。當它在水泵(beng)工(gong)況啟(qi)動(dong)時，轉輪(lun)葉(xie)片可(ke)關閉(bi)成近于封閉(bi)的圓錐因而能(neng)減(jian)小電動(dong)機的啟(qi)動(dong)負荷。

 

藍(lan)色向右箭(jian)頭分割(ge)線

水輪(lun)機發電原理

水(shui)(shui)輪(lun)(lun)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)通常會利用(yong)(yong)不同(tong)形式(shi)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)與不同(tong)形式(shi)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組成(cheng)水(shui)(shui)輪(lun)(lun)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)組，而水(shui)(shui)輪(lun)(lun)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)原理(li)是透過水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)內的(de)(de)(de)(de)動(dong)輪(lun)(lun)連(lian)結軸承(cheng)到發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)上，再利用(yong)(yong)水(shui)(shui)自(zi)高(gao)處向(xiang)低(di)處水(shui)(shui)輪(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)沖(chong)下的(de)(de)(de)(de)位能轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)換成(cheng)動(dong)能來帶動(dong)動(dong)輪(lun)(lun)與發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)軸承(cheng)上的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)上的(de)(de)(de)(de)線(xian)圈在磁(ci)鐵的(de)(de)(de)(de)兩極間轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)。當(dang)線(xian)圈轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)時，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)(zi)上的(de)(de)(de)(de)線(xian)圈與定(ding)子(zi)(zi)(zi)上的(de)(de)(de)(de)磁(ci)鐵發(fa)(fa)生磁(ci)場改變(bian)，以切(qie)線(xian)互相(xiang)做功，因此產生感應(ying)電(dian)(dian)(dian)流，是運用(yong)(yong)“電(dian)(dian)(dian)磁(ci)感應(ying)”原理(li)將動(dong)力所(suo)作(zuo)的(de)(de)(de)(de)功利用(yong)(yong)切(qie)線(xian)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)場轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)換成(cheng)電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)力生產裝置(zhi)。

主要工(gong)作參數

1.水頭H（米）

　　連續水(shui)流(liu)兩斷(duan)面(mian)間單位能量(liang)的(de)差值(zhi)稱(cheng)為水(shui)頭(tou)。水(shui)頭(tou)是水(shui)輪機的(de)一(yi)個重要參數，它的(de)大小直接(jie)影(ying)響(xiang)著水(shui)輪機出力(li)的(de)大小和水(shui)輪機型式的(de)選擇。

2.流量

　　單位時間(jian)內流(liu)經水(shui)(shui)輪機的(de)水(shui)(shui)量(liang)（體積）稱為水(shui)(shui)輪機的(de)流(liu)量(liang)，用Q表示。通常用米3/秒為單位。

3.出力

　　單(dan)位時間內流經(jing)水輪機的(de)水流所具有的(de)能量，稱為通過水輪機的(de)“水流的(de)出(chu)力”，用Np^0表(biao)示。Np^0=9.81QH（千瓦）。

4.效率

　　水(shui)輪機的(de)出力(li)N通過(guo)水(shui)輪機水(shui)流的(de)出力(li)Np^0之(zhi)比(bi)，稱為水(shui)輪機的(de)效率(lv)，用(yong)η表示。顯(xian)然(ran)效率(lv)是表面水(shui)輪機對水(shui)流能量的(de)有效利用(yong)程(cheng)度，是一(yi)個無量綱的(de)物理量，用(yong)百分(fen)數（%）表示。

5.轉速

　　水輪機(ji)主軸在單位時間內的旋(xuan)轉次(ci)數，稱(cheng)為(wei)水輪機(ji)的轉速，用(yong)n表示(shi)，通常采(cai)用(yong)“轉/分”作單位。