水轮(lun)机(ji)是(shi)将(jiang)水能(neng)转(zhuan)变为旋转(zhuan)机(ji)械(xie)能(neng)，从(cong)而带(dai)动发电机(ji)发出电能(neng)的一种机(ji)械(xie)，是(shi)水电站动力(li)设备之一。
水轮(lun)机的基本类型
按主轴装置方式划分
立(li)式水轮(lun)机：水轮机主轴竖直安装；大中型水轮机均采用该装置方式。 卧(wo)式水轮机(ji)：水(shui)轮(lun)机(ji)主轴水(shui)平安(an)装；小(xiao)型(xing)或微型(xing)水(shui)轮(lun)机(ji)采(cai)用该装置方(fang)式(shi)。
按能量转换特征
水(shui)轮机(ji)是水(shui)电站(zhan)的(de)(de)主要动力设(she)备(bei)之一。根据能(neng)量转(zhuan)换的(de)(de)特(te)征(zheng)，可将水(shui)轮机(ji)分(fen)为反击式、冲(chong)击式两(liang)大类。各种类型(xing)水(shui)轮机(ji)按照其水(shui)流方向和工(gong)作特(te)点不同(tong)又有如下不同(tong)的(de)(de)形式。
水(shui)轮机的特点及适用(yong)条件(jian)
反击式水轮机的特点及适用条件
特点: ◎水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)(liu)经转轮(lun)时，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)充(chong)满(man)整个转轮(lun)叶片(pian)流(liu)(liu)(liu)(liu)道，利用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)对叶片(pian)的(de)反(fan)作用(yong)(yong)力，即叶片(pian)正(zheng)反(fan)面的(de)压(ya)力差使转轮(lun)旋转； ◎主(zhu)要(yao)利用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)势能(neng)(neng)和动(dong)能(neng)(neng)，主(zhu)要(yao)是利用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)势能(neng)(neng)； ◎水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)轮(lun)机(ji)在工(gong)作工(gong)程中，转轮(lun)完全浸没在水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中。 反(fan)击(ji)式(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)轮(lun)机(ji)根据(ju)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)(liu)经转轮(lun)的(de)方(fang)式(shi)不同分为混流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)、轴流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)、斜流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)、贯(guan)流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)四种。 混流(liu)(liu)(liu)(liu)式(shi)（法郎(lang)西斯式(shi)）：水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)(liu)(liu)径向(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)入转轮(lun)，轴向(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)出。 适用(yong)(yong)范围(wei)：H=30~700 m , 单机(ji)容量：几万kW~几十万kW 优点：适用(yong)(yong)范围(wei)广(guang)，结构简(jian)单，运行稳定(ding)，效(xiao)率(lv)高(gao)，适用(yong)(yong)高(gao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)头小(xiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)量电站(zhan)。
轴流式（卡普兰式）：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定）， H：3~50m。 轴流转浆式：叶片能随工况(kuang)的(de)变(bian)化而转动，进行(xing)双重调节（导叶开(kai)度、叶片角(jiao)度）。适用水头流量的(de)变(bian)化，高效率区广，大中型电站多(duo)采用。 H：3~80m。
混流式转轮 |
轴流定桨式转轮 |
斜(xie)流式(shi)（法国德里亚齐(qi)式(shi)）：水(shui)流斜(xie)向流进(jin)、流出转轮(lun)。转轮(lun)叶(ye)片随工况变化而转动，高(gao)(gao)效率区广。兼有轴流转浆式(shi)运行效率高(gao)(gao)，混流式(shi)水(shui)轮(lun)机汽蚀性能好、强(qiang)度高(gao)(gao)的优点(dian)。 适用(yong)水(shui)头范(fan)围(wei) H=40~200m。是(shi)具有可(ke)逆(ni)性的水(shui)泵―水(shui)轮(lun)机，广泛地用(yong)于抽(chou)水(shui)蓄能电站(zhan)(zhan)，因其结构复(fu)杂很少用(yong)于小型水(shui)电站(zhan)(zhan)。
|
| 斜流式 |
◎贯(guan)(guan)流(liu)式(shi)水(shui)(shui)轮机(ji)（卧(wo)轴(zhou)流(liu)式(shi)） 水(shui)(shui)流(liu)由(you)管道进口到尾水(shui)(shui)管出(chu)口均(jun)为(wei)轴(zhou)向流(liu)动，不设(she)置蜗壳(qiao)，水(shui)(shui)流(liu)沿轴(zhou)向直贯(guan)(guan)流(liu)入流(liu)出(chu)水(shui)(shui)轮机(ji)，故称为(wei)贯(guan)(guan)流(liu)式(shi)水(shui)(shui)轮机(ji)，根据发电机(ji)装置方(fang)式(shi)不同(tong)，此种水(shui)(shui)轮机(ji)又(you)分为(wei)全贯(guan)(guan)流(liu)式(shi)和半贯(guan)(guan)流(liu)式(shi)；根据转轮轮叶能否改变(bian)又(you)可(ke)分为(wei)贯(guan)(guan)流(liu)转浆(jiang)式(shi)和贯(guan)(guan)流(liu)定浆(jiang)式(shi)。
贯流式 |
冲击式水轮机特点及适用条件
特(te)点: ◎转(zhuan)轮工作过程中，喷嘴射流冲(chong)击部分(fen)导叶，转(zhuan)轮部分(fen)接触水流； ◎在大气压下工作； ◎水轮机依靠喷嘴的射流冲(chong)击力使转(zhuan)轮转(zhuan)动(dong)，利用的是水的动(dong)能。
冲击式水轮机(ji)主(zhu)要由喷嘴、折向器、转(zhuan)轮和(he)机(ji)壳组成(cheng)，喷嘴将(jiang)水能全(quan)部(bu)转(zhuan)化(hua)为(wei)动能形成(cheng)自(zi)由射流，冲击转(zhuan)轮转(zhuan)动，将(jiang)水能转(zhuan)换为(wei)机(ji)械(xie)能。
冲(chong)击(ji)式水轮(lun)机(ji)按射流冲(chong)击(ji)转轮(lun)的方式不同可分为水斗式（切(qie)击(ji)式）、斜(xie)击(ji)式和双击(ji)式三种。
水斗(dou)式(shi)(shi)水轮(lun)机(ji)（切击式(shi)(shi)水轮(lun)机(ji)，卧式(shi)(shi)）（培尔(er)顿式(shi)(shi)）
射(she)流位于转(zhuan)轮(lun)的转(zhuan)动平面内，沿转(zhuan)轮(lun)圆周切线方向(xiang)冲(chong)击斗(dou)叶，故又名(ming)切击式水(shui)(shui)轮(lun)机。 1998年瑞士兴建的克留逊（Cleuson）水(shui)(shui)电(dian)站，安装3台各40万kW冲(chong)击式机组，最(zui)高(gao)(gao)水(shui)(shui)头1883m。中国最(zui)高(gao)(gao)的水(shui)(shui)斗(dou)式水(shui)(shui)轮(lun)机是天湖水(shui)(shui)电(dian)站，水(shui)(shui)头高(gao)(gao)达1022.4m。 适(shi)用的水(shui)(shui)头范围：40~2000m，一般常用水(shui)(shui)头范围40~800m。
斜击式(shi)水(shui)轮机（1912年发明，仇(chou)戈式(shi)）（立式(shi)）
喷嘴射(she)流方向与转(zhuan)轮(lun)旋转(zhuan)平面斜(xie)(xie)交，射(she)流自转(zhuan)轮(lun)侧冲击(ji)(ji)(ji)转(zhuan)轮(lun)，故称斜(xie)(xie)击(ji)(ji)(ji)式(shi)。 斜(xie)(xie)击(ji)(ji)(ji)式(shi)水轮(lun)机(ji)适应水头(tou)范(fan)围50~400m，最大单机(ji)容量一般不超过400KW，故只(zhi)适用于小型水电站。
双击式(shi)水轮机（1917年匈牙利(li)人发明，班(ban)克式(shi)）（卧式(shi)）
水流(liu)(liu)由喷嘴(zui)射到转(zhuan)轮(lun)(lun)一侧的(de)轮(lun)(lun)叶(ye)上，由轮(lun)(lun)叶(ye)外(wai)缘(yuan)流(liu)(liu)向(xiang)转(zhuan)轮(lun)(lun)中(zhong)心(xin)，而后水流(liu)(liu)穿(chuan)过转(zhuan)轮(lun)(lun)内(nei)部(bu)空(kong)间再(zai)一次流(liu)(liu)到轮(lun)(lun)叶(ye)上，沿轮(lun)(lun)叶(ye)流(liu)(liu)向(xiang)外(wai)缘(yuan)，最(zui)后以很小(xiao)的(de)流(liu)(liu)速(su)离开(kai)转(zhuan)轮(lun)(lun)，水流(liu)(liu)两次冲击(ji)转(zhuan)轮(lun)(lun)，故(gu)称(cheng)双击(ji)式。 双击(ji)式水轮(lun)(lun)机适(shi)(shi)用的(de)水头范围6~150m，最(zui)大(da)的(de)单机容量一般(ban)不大(da)于300KW，所以只(zhi)适(shi)(shi)用于小(xiao)型水电站。
|
