《水 电 站》
第一篇 水力机械
水轮机+发电机： 水轮发电机组
功能：
发电
水 泵+电动机： 水泵抽水机组
功能：
输水
水 泵+水轮机： 抽水蓄能机组。
功能：
抽水蓄能
水轮机是将水
能转变为旋转机
水
械能，从而带动
轮
发
发电机发出电能
电
机
的一种机械，是
组
水电站动力设备
之一。
2.1 水轮机的类型及其构造

混流式HL
水斗式水轮机转轮
轮叶 轮盘
斜击式水轮机转轮
双击式水轮机转轮
1．水轮机的工作参数 （1）工作水头H 特征水头： 最大水头Hmax 最小水头HmiP 加权平均水头Hw 设计水头Hd(η, h净) 额定水头Hr(Pr，Wr，miP)
（2）流量Q。
设计流量Qd(wr，hd) 额定流量Qr(hr，Pr，wr) 空载流量Q0(hr，Pr，w=0)
水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流 动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。 在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而 不是全部。不适宜调峰运行。 适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高 接近2000m。
(一)、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe) 1. 混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。 适用范围：H=30-450 m , 最高水头已接近700米，
冲击式水轮机运行中
单喷嘴运行中
水斗: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向 冲击转轮上的水斗作功。
目前，水斗式水轮机是冲击式水轮机中应用最广 泛的一种机型。
斜击式： 由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮 上的水斗。
双击式：水流两次冲击转轮。 斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型 电站。
（3）转速P。 额定转速Pr
（4）功率P与效率η。 水轮机功率：
水轮机的Po输ut 入9功.81率QPHiP：
PiP=9.81QH （kW） 水轮机的效率η：
最优效率： Pout 100 %
Pin
习题
已知某水电站在设计工况下，上游水位63m，下 游水位44.4m 通过水轮机流量为825m3/s，发电机 效率为0.96，水轮机效率为0.86，忽略水力损失， 试求水轮机输出功率和机组效率。
竖井式贯流机组：发电机安装在竖井内。
灯泡式水轮机组
轴伸式贯流机组
竖井贯流式水轮机
(二)、冲击式水轮机(IPpulse water tubiPe)
定义：利用水流的动能来做功的水轮机 特征：由喷管和转轮组成。
水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流 动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。 在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而 不是全部。不适宜调峰运行。 适用：水头高，流量小，多用于400m以上，最高 接近2000m。
反击式水轮机原理
水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向 均发生变化，因此动量也发生了改变，水流产 生反作用力，作用与 每个转轮叶片，使转 轮产生旋转力矩，从 而做功。
(二)、冲击式水轮机(IPpulse water tubiPe)
定义：利用水流的动能来做功的水轮机 特征：由喷管和转轮组成。

轴流式ZL轴轴流流定转桨桨式式ZZDZ
水轮机反击式贯斜流流式式GXLL 贯 轴贯贯 流 流流流 定 调调转 桨 桨桨桨 式 式式式 GGGZT DTZ

水斗式切击式CJ
水轮机型式的代号
水轮机型式
代号
混流式
HL
斜流式
XL
轴流转桨式
蜗壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管 出口都是轴向的。H<20m，小型河床电站。
贯流式机组分类
全贯流式：发电机转子安装在水轮机转轮外缘， 其密封困难，现在较少使用。
半贯流式：
灯泡贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用 较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。
轴伸式贯流机组：发电机安装在外面，水轮机轴伸出 到尾水管外面。
平行于主轴。
适用于大流量、低水头。一般水头在50m以下。 轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。高效率区
较小，适用于水Biblioteka 变化不大的小型电站。 轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调 节（导叶开度、叶片角度)。适用于大型水电站。
轴流调浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行单重调 节（叶片角度)。
单机容量：几万kW-几十万kW 特点：适用水头范围广，结构简单，运行稳定，
效率高，适用中高水头电站。 三峡水电站即采用了这种水轮机，单机容量70
万kW。是世界上单机容量最大的机组。
混流式水轮机
(一)、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe) 2. 轴流式： 特点：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终
2．水轮机的型号及公称直径
水轮机型号排列顺序如下：
反击式
水轮机型式 + 转轮型号（比转数）+主轴布置型式 + 水 轮机室特征 + 转轮标称直径（cm） 冲击式
同轴安装的转轮数 + 水轮机型号 + 转轮型号（比转数） + 主轴布置型式 + 转轮标称直径（cm）+ 每个转轮上喷 嘴数 + 设计射流直径（cm）
冲击式 斜击式XJ


双击式SJ

一、主要类型
(一)、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe) 定义：利用水流的压力能和动能做功的水轮机 特征：转轮的叶片为空
间扭曲面，流过转轮的 水流是连续的，而且在 同一时间内，所有转轮 叶片之间的流道都有水 流通过，水流充满转轮 室。
轴流式水轮机
轴流转浆式水轮机转轮
(一)、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe) 3. 斜流式：水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随
工况变化而转动，高效率区广。
(一)、反击式水轮机 (reactioP water turbiPe) 4. 贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设