水轮机极其辅助设备——水轮机知识系列

1.什么是水力机械?分为几类? 2.水轮机有哪些工作参数?
3. 水轮机有哪几种类型? 4.什么是反击式水轮机和冲击式水轮机?
5.混流式水轮机的特点及适用范围? 6.轮流式水轮机的特点及适用范围?
7.斜流式水轮机的特点及适用范围? 8.水斗式水轮机的特点及适用范围?
9.斜击式水轮机的特点及适用范围? 10.水斗式水轮机的基本构造如何?
11.如何读懂得水轮机的牌号? 12.各种类型水轮机的标称直径是如何规定的?
13.水轮机产生汽蚀的主要原因是什么? 14.预防水轮机产生汽蚀的主要措施有哪些?

问题解答

1.什么是水力机械?分为几类?

在液体的水和固体机械之间进行机械能转换的机器称为水力机械。

水力机械可分为水力原动机、水力工作机、可逆式水力机械、液力传动装置和水力推进器等五类。前两类是基本的,而后三类是派生的。

2.水轮机有哪些工作参数?

水轮机的基本工作参数有水头、流量、转速、出力和效率。

水轮机水头是指水轮机进口断面与其出口断面的单位重量水流能量的差值,用H表示,单位为m。

水轮机流量是指单位时间内通过水轮机过水断面的水流体积。

水轮机转速是指水轮机主轴每分钟旋转的次数。

水轮机出力是指水轮机轴端输出的功率。

水轮机效率是指水轮机出力与水流出力之比。

3. 水轮机有哪几种类型?

水轮机可分为反击式和冲击式两大类。

反击式水轮机包括混流式水轮机(HL)、轴流定桨式水轮机(ZD)、轴流转桨式水轮机(ZZ)、斜流式水轮机(XL)、贯流定奖式本轮机(GD)和贯流转桨式水轮机(GZ)六种型式。

冲击式水轮机包括水斗式(切击式)水轮机(CJ)、斜击式水轮机(XJ)和双击式水轮机(SJ)三种形式。

4.什么是反击式水轮机和冲击式水轮机?

将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。

将水流的动能转换成固体机械能的水轮机称为冲击式水轮机。

5.混流式水轮机的特点及适用范围?

混流式水轮机又称法兰斯式水轮机,水流由径向进入转轮,大体沿轴向流出。混流式水轮机应用水头范围较大,结构简单,运行可靠,效率高。是现代应用最广泛的水轮机之一。水头适用范围50~700m。

6.轮流式水轮机的特点及适用范围?

轴流式水轮机,转轮区域内水流沿轴向流动,水流在导叶与转轮间由径向转为轴向。

定桨式结构简单,但它在偏离设计工况时效率会急剧下降,适用于功率不大及水头变化幅度较小的电站,一般水头范围3~50m。转桨式结构较复杂,它通过桨叶的转动与导叶的转动相互配合,实现导叶与桨叶的双重调节,扩大了高效区的出力范围,有较好的运行稳定性。目前,应用水头范围从几米直到50~70m。

7.斜流式水轮机的特点及适用范围?

斜流式水轮机,水流对于主轴是斜向流动的,它是50年代发展起来的一种机型,与轴流转桨式水轮机相似,叶片可以转动从而实现双重调节,有较宽的高效率区。适用水头范围40~700m。这种水轮机常被用来作可逆式水力机械,在抽水蓄能电站中较为多见。

8.水斗式水轮机的特点及适用范围?

水斗式水轮机又称培尔顿( Petion)水轮机,它靠从喷嘴出来的射流沿转轮圆周切线方向冲击转轮斗叶而做功。水斗式水轮机应用水头较高,小型水斗式用于水头40~250m,大型水斗式用在水头400~4500m。

9.斜击式水轮机的特点及适用范围?

斜击式水轮机,喷嘴出来的射流,在进口与转能平面成一角(通常为22.5度)。这种水轮机用在中小型水电站中,水头适用范围在400m以下。

10.水斗式水轮机的基本构造如何?

水斗式水轮机有以下几个过流部件,它们的主要功用如下:

(l)喷嘴 由上游压力水管来的水流经喷嘴后形成一股射流冲击到转轮上,在喷嘴内水流的压力能被转换成射流的动能。

(2)喷针 借助于喷针的移动,改变用喷嘴喷出的射流直径,因而也改变了水轮机的进水流量。

(3)转轮 它由圆盘和固定在它上面的若干个水斗组成,射流冲向水斗,将自己的动能传给水斗,从而推动转轮旋转作功。

(4)折向器 它位于喷嘴和转轮之间,当水轮机突减负荷时,折向器迅速地使喷向水斗的射流偏转。此时喷针将缓慢地关闭到

与新负荷相适应位置。当喷针稳定在新位置后,折向器又回到射流原来位置,准备下一次动作。

(5)机壳 使作完功的水流流畅地排至下游,机壳内压力与大气压相当。机壳也用来支撑水轮机轴承。

11.如何读懂得水轮机的牌号?

根据我国JBB84-74"水轮机型号编制规则"规定,水轮机牌号由三部分组成,每一部分之间用"-"分开。第一部分的符号是该水轮机型式的汉语拼音的第一个字母,阿拉伯数字表示该水轮机的特征比转速。第二部分由两个汉语拼音字母组成,前一个表示水轮机主轴的布置型式,后一个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮标称直径。

12.各种类型水轮机的标称直径是如何规定的?

混流式水轮机标称直径是转轮叶片进口边上的最大直径,即转轮下环与叶片进口边交点处直径。

轴流式和斜流式水轮机标称直径是转轮叶片轴线与转轮室相交处的转轮室内径。 水斗式水轮机标称直径是转轮与射流中正线相切的节圆直径。

13.水轮机产生汽蚀的主要原因是什么?

水轮机产生汽蚀的原因比较复杂,一般认为:水轮机转轮内压力分布不均匀,如转轮相对下游水位要装得过高,高速水流流经低压区时,易于达到汽化压力而产生汽泡。当水流流到高压区时,由于压力增大,汽泡凝结,水流质点以高速度向汽泡中心的撞击,以填充凝结所产生的空隙,从而产生极大的水力冲击和电化学作用,使叶片受到剥蚀产生麻点及蜂窝性孔隙,甚至被穿透而形成孔洞。

14.预防水轮机产生汽蚀的主要措施有哪些?

水轮机汽蚀的后果是使水轮机产生噪音、振动和效率急剧降低,使叶片受到剥蚀,产生麻点及蜂窝性孔隙,甚至被穿透而形成孔洞,从而使机组受到损坏不能运行。因此在运行中应力求避免汽蚀。目前,预防和减轻汽蚀损坏的主要措施有:

(l)正确进行水轮机转轮的设计,减小水轮机汽蚀系数。

(2)提高制造质量,保证叶片的几何形状和相对位置正确,注意表面平滑光洁。

(3)采用抗汽蚀材料,减轻汽蚀破坏如不锈钢转轮。

(4)正确确定水轮机的安装高程。

(5)改善运行条件,不使水轮机长期地在低水头和低负荷下运行。通常不允许水轮机在低出力(如低于50%额定出力)下运行,对于多机组的水电站,要避免单机长期低负荷和超负荷运行。

(6)及时检修,并注意修补焊接的打磨质量,避免汽蚀破坏的恶性发展。

(7)采用补气装置,向尾水管中送入空气,消除可能产生汽蚀的过大真空。