水 轮 机 类 型 及 构 造
主要内容
1、水轮机类型 2、水轮机工作参数 3、水轮机各类型特点 4、水轮机各类型构造 5、水轮机型号
水轮机
水轮机是一种将水能转换为旋转机械能的水力机械。 用于带动发电机发出电能。水轮机是水电站中最主 要动力设备之一。水泵水轮机则具备能源可逆转换 功能。
冲击式
轴流式
转轮标称直 径(cm)等参数
水轮机转轮标称直径（cm）
CJ式 作用于每个转轮上的射流数目×射流直径（cm）
2CJ30—W—120/2×10 冲击式水轮机，2个转轮，型号30 （比转速），卧式，转轮直径 120cm，每个转轮上2个喷嘴，射流直径10cm GZ(TB5003)—WP—710 贯流转浆式水轮机，型号TB5003 （厂家编号），卧式灯泡式，转 轮直径710cm。
转 轮 标 称 直 径 （ 厘 米 ）
二、冲击式水轮机的型号
2
一根轴上装的转轮数
CJ
20 – W - 120 / 2×10
水轮机型号
转轮型号 主轴布置型式
转轮标称直径（厘米）
每个转轮上的喷嘴数 设计射流直径（厘米）
举例说明：
型式 型号 主轴布 置型式 引水室 型式
转轮标称直 径(cm)等参数
水轮机转轮标称直径（cm）
导水机构 导叶
控制环 外配水环
桨叶 泄水锥 伸缩节
主轴
内配水环 管型座 水导轴承
转轮室

2）水导轴承
结构： 水导轴承为动、静压结合式自动整位油 膜筒式轴承。下部为柔性扇形板，支撑在内 配水环下游侧。 机组在启动/停机、及低转速运行时，高 压油投入，轴承为静压运行。 机组转速在高转速及额定转速运行时，润 滑油形成动压油膜，轴承为动压运行。 作用： 1.承受主轴径向负荷。 2.轴承支撑的自整位功能，以适合主轴 的挠度变化。
6. 主轴——在水泵水轮机和发电电动机之间进行能量和扭矩的转换传递。
6. 主轴密封—— 主轴密封作用：水泵水轮机工作时，阻止大流量水流进入水车室 组成：采用径向密封设计，由密封环、抗磨保护套、密封座及空气围带供 水、测压管路等部件组成。 工作原理：密封环由两层聚乙烯环组成，每层密封环分内、外两层密封， 密封环依靠外圈弹簧紧抱在抗磨保护套上，并依靠弹簧随着大轴摆度变化 及密封磨损自动调节。密封润滑水取自机组技术供水，密封环沿径向及纵 向开有许多沟槽，与润滑水相通。主轴工作密封下方配有空气围带，在机 组抢修或主轴密封大量漏水时投入。围带用气取自由厂房内低压压缩空气。
1.工作水头 又称净水头，等于毛水头减去引水系统水头损失。 毛水头也叫装置水头，等于水电站上下游水位差。 2.流量 表示水流在单位时间内通过水轮机的体积。 3.功率 输入功率为水流对水轮机每秒钟付出的机械能。 输出功率为水轮机轴输出的机械功率，也叫水轮机的出力。 通常所说的水轮机功率，指水轮机输出功率。 4.效率 水轮机输出功率与输入功率之比称为水轮机效率。 5.转速 水轮机轴每分钟转动的圈数，称为水轮机的转速，单位为r/min。
CJ式 作用于每个转轮上的射流数目×射流直径（cm）
HL240—LJ—410 混流式水轮机，型号240（比转速），立轴金属蜗壳，转轮直径为 410cm； ZZ440—LH—430 轴流转浆式水轮机，型号440 （比转速），立轴混凝土蜗壳，转 轮直径430cm
举例说明：
型式 型号 主轴布 置型式 引水室 型式
水轮机可以有不同转速，但H一定时，一定的转轮直径D1有一个效率
最高的转速n，通常由此转速选择相近的同步发电机转速。
水轮机的工作参数
对于水轮机与同步发电机直接联接的机组，水轮机的额定转速必 须与发电机转速同步。 我国电网的额定频率为50HZ，水轮机额定转速:
电工学中： f=p.n/60 n=f.60/p=3000/p n=3000/p f-频率 p-磁极对数 n-转速
水轮机型号
一.
Ⅰ
型号(由三部分组成)
Ⅱ Ⅲ 引水室 型式 转轮标称直 径(cm)等参数
型式
型号
主轴布 置型式
用比转速ns表 示，可逆式前 加N 水轮机转轮标称直径（cm）
CJ式
作用于每个转轮上的射流数目×射流直径（cm）
水轮机型号
水轮机型号：□ 1

□－□ 2 3
□－□ 4 5
1、 水轮机类型 HL：混流式，XL：斜流式，ZD：轴流定桨式，ZZ：轴流转桨式， GD：贯流定桨式，GZ：贯流转桨式 QJ：切击式，XJ：斜击式，SJ：双击式 2、 转轮型号（效率88%，水头以m计，出力以kW计的比转速） 3、 主轴布置方式——L：立轴布置，W：卧轴布置 4、引水室特征——M：明槽引水，J：金属蜗壳，H：混凝土蜗壳， P：灯泡式，G：罐式，S：竖井式，X：虹吸式，Z：轴伸式 5、转轮标称直径（cm）
轴流式
贯流式 混流式
水轮机的分类
• 混流式
轴流定浆式 轴流转浆式 全贯流式 半贯流式
反击式
• 轴流式 • 斜流式 • 贯流式
灯泡式 轴伸式 竖井式
水轮机
• 水斗式
冲击式
• 双击式
• 斜击式 • 混流式
可逆式
• 斜流式
• 轴流式
•贯流式
水轮机的分类
混流式（HL）
轴流式（ZL） 反击式 斜流式(XL) 贯流式(GL) 轴流定桨式（ZD） 轴流转桨式(ZZ) 斜流定桨式（XD） 斜流转桨式(XZ) 贯流定桨式（GD） 贯流转桨式(GZ)
各型水轮机的特点
1. 混流（HL）式 水流特点：转轮区水流径向流入，轴向流出； 结构特点：转轮由上冠，下环，叶片，泄水锥组成； 9～ 22叶片（固定不动）。溪口电站转轮叶片为9片 优点：结构紧凑，运行稳定，高效区宽广，适用高水头小流量电站。 适用范围：H=30～ 700m，单机容量：几十kW～几十万kW
一、反击式水轮机的型号
HL 200 L J 500
水轮机型号
型式 代号 混流式 HL 斜流式 XL 轴流转浆式 ZZ 轴流定浆式 ZD 贯流转浆式 GZ 贯流定浆式 GD 可逆式 N
转 轮 型 号 （ 用 比 转 速 表 示 ）
主轴布置型式 型式 立轴 卧轴 代号 L W
引水室特征 型式 代号 金属蜗壳 J 混凝土蜗壳 H 灯炮式 P 明槽式 M 罐式 G 竖井式 S 虹吸式 X 轴伸式 Z
2.
轴流（ZL）式
水流特点：转轮区水流轴向流入，轴向流出； 1）轴流定浆（ZD）式：特点：叶片不能随工况变而转动。改变叶片转角 时需停机进行。结构简单，效率低。 适用范围：适用H、Q变化不大（工况较稳），H:3～ 50m。 2）轴流转桨（ZZ）式：特点：叶片能随工况变而转动，高效率区广，进 行双重调节（导叶开度、转轮叶片角度可调节） 适用范围：适用H、Q变化大，H:3～ 80m大，中型电站多采用
水 轮 机 类 型
冲击式
切击式（CJ） 斜击式（XJ） 双击式(SJ) 混流式 轴流式 斜流式
可逆式 *
水轮机的主要类型
水流的压能转变 为机械能
水轮机
水流的高速射流动能 转变为机械能
反击式水轮机
冲击式水轮机
混流式 贯流式
轴流式
斜流式
切击式 双击式
斜击式
水轮机的工作参数
参数：水头、流量、功率、效率、转速等
6. 其他形式的水轮机 斜击式：H：50～ 400m。构造简单，效率低。多用于中小型电 站 。 双击式：H：10～ 150m。构造简单，效率低，多用于小型电站。 可逆式水泵水轮机：分为混流式，斜流式，轴流式，贯流式。 适用于抽水蓄能电站和潮汐电站。
斜击式
可 逆 式 水 泵 水 轮 机
水泵水轮机的构造





3）导水机构 作用： ①调节进入水轮机转轮的流量； ②形成推动水轮机转轮旋转所需的 环量； ③实现开停机； ④调节水轮机的出力； 组成：导叶、导叶套筒、导叶传动 机构（导叶拐臂、连杆）、控制环、 导叶接力器、内外配水环。 导叶：导叶体、导叶轴，形状为上 大下小的扇形，为便于安装，导叶 下轴与导叶体分开。 导叶关闭时要求密封，提供静水下 闸和提起检修门的条件。
1. 引水室—— ①引导水流均匀、轴对称进 入导水机构；②形成一定速度环量，如蜗 壳（金属、混凝土蜗壳） 2. 座环——位于导叶外围，由上、下环和 立柱组成； 作用：①由上、下环和立柱组成，承受 发电机组轴向荷载并传给基础； ②支承 活动导叶 。 3. 导水机构——导水叶及其轴、调速器、 接力器（转臂、连杆、控制环) ；①引导 水流按一定方向进入转轮；②形成与改变 进入转轮的速度环量；③调节Q→调节出 力P；④关机时截断水流。


控制环：将接力器的作用力传递给导 叶的传动机构。支承在外配水环上， 依靠钢珠球滑动。 接力器：将开关作用力传递给控制环 重锤：防止机组飞逸，右侧设有。液 压系统失去油压时，关闭导叶，机组 停机。


4）转轮室 水轮机的工作室 分上下两瓣，上游侧与导水 机构外配水环下游侧法兰相 连，下游侧与尾水管相连， 为检修方便，设有进人孔。 伸缩节：安装在转轮室与尾 水管之间，补偿安装误差。 安装后不允许漏水。
5）主轴密封、检修密封 主轴密封作用：水轮机工作时阻 止水流进入水机舱 组成：盘根箱、盘根、压环、轴 套等 检修密封作用：在不落尾水闸门 情况下，检修主轴密封 组成：空气围带、围带座、固定 环
结构：受油器为浮动瓦结构，操作油管为无缝钢管焊接结构，法兰连接。 作用：高压油通过受油器进入转轮接力器开/关腔，开启或关闭叶片。并将 转轮叶片开度信号反馈给调速器，以调节叶片处于所需的最佳运行位置。
7. 水导轴承——承受水泵水轮机轴上的荷载（径向力），并通过轴承座 传递至顶盖，由旋转油盆、水导瓦、轴承座及支架、启动油盆、毕托管及 外循环冷却系统组成。水导瓦为筒式巴氏合金瓦。