根据发电机装置形式不同，可分为：全贯流式、半贯流式 水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水
管出口都是轴向的。 轴伸式、竖井式水轮机结构简单、维护方便，效率低，一般只用于小型水电站。 灯泡贯流式水轮机，结构简单，土建工作量少，施工简单，广泛用于平原和潮汐电站。
适用水头为1～25m，适用于低水头、大流量的水电站。如：广西桥巩电站（8台 57MW）、大源渡水电站、株洲航电枢纽、洪江水电站（6台45MW，最大水头 27.3m ）。
水力机水械轮机
第一章
四、出力与效率（ output and efficiency ）
水轮机出力是水轮机轴端输出的功率，常用符号P表示，常 用单位kW。
水轮机的输入功率为单位时间内通过水轮机的水流的总能 量，即水流的出力，常用符号Pn表示，则
Pn QH 9.81QH
水轮机的输入和输出功率之比称为水轮机的效率。
(2) 导水部件（导水机构）：形成和改变进入转轮的水流环量、 控制工况（调节流量） 、甩负荷时防止飞逸
(3) 工作部件（转轮）：是水轮机的核心部件，实现能量转换， 由上冠、下环、叶片等组成。
(4) 泄水部件(尾水管):回收能量、排水至下游。
水力机水械轮机
第一第章一章
座环
• 位于导水叶的外围。由上、下环和固定导叶组成。 • 作用：承受机墩及传来的荷载，并传到下部基础；
1. 水斗式水轮机的组成：喷管、折流板、转轮、机壳、尾水槽
水力机水械轮机
转轮
第一章
组成：轮盘、斗叶（沿轮盘均匀分布）。 连接方式： 螺拴、整体铸造、焊接。
水力机水械轮机
喷管
第一章
组成：喷嘴、喷管体、针阀、喷杆、 操作机构 针阀： 控制水轮机的过水流量，以行程表示。
水力机水械轮机
第一章
➢折流板
使针阀缓慢关闭，降低水击压力，使水流 偏离水斗，避免机组转速升高。
绪论绪论
舀水灌溉水轮
灌溉水车
水力发电(hydropower) 在河流或沿海等
适当地点建设水力发电站、潮汐应用水能
灌溉、电站或波浪能电站，将水能转变为机械能，并将 机械能转变为电能。
水力机水械轮机
（三）水力发电的基本原理
通常采取集中水头（如建坝）和 调节径流等措施，把天然水流中蕴 有的位能和动能经水轮机转换为机 械能，再通过发电机转换为电能， 最后经输变电设施送入电能电力 系统或直接供电给用户。
水力机械
水轮机参数类型各部 件作用
水力机水械轮机
绪前言论
前言
水力机械 ：
实现水能与机械能相互转换的机械。如水轮机、水泵水轮机、 蓄能泵、水泵等 。
学习要点：
1、了解基本概念；2、理解水轮机的工作原理；3、掌握水轮 机运行特点。
水水力力机机械水械轮机
三、水能利用
利用水能转变为机械能： 水能利用的基本措施是集中水头、 调解径流，安装水力机械或水力发 电装置，把水能转变为机械能或电能。
绪论 绪论
水轮机
发电机
水能 旋转机械能 电能
输电线路
用户
水力机水械轮机
绪论
（五）水力发电的形式
1.利用河川径流水能发电的为常规水电； 2.利用海洋潮汐能发电的为潮汐发电； 3.利用波浪能发电的为波浪发电； 4.利用电力系统低谷负荷时的剩余电力抽水蓄 能，高峰负荷时放水发电的为抽水蓄能发电。
水力机水械轮机
支承活动导叶； • 断面设计：流线形，需保证强度、刚度。
水力机水械轮机
导水机构
1. 作用：形成和改变水流环 量、调节工况（流量） 、甩负荷时防止产生飞逸
2. 构造：导叶、柺臂、连杆 、调速环。
拐臂
连杆
控制环 导叶
第一第章一章
接力器
接力器活塞杆
3. 导水机构的 调节过程
水力机水械轮机 转轮
第一第章一章
第一第章一章
适应水头范围（m） 40～700 80～600 3～90 3～50 40～200 40～120
2～30
300～1700
20～300
5～100
水力机水械轮机
第一章
冲击式水轮机与反击式水轮机的区别：
➢ 工作原理方面： 利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击 式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。
➢机壳
把水斗中排出的水引导入尾水槽内。一般 为铸钢件。
➢引水板
防止水流随转轮飞溅到上方，造成附加损 失
水力机水械轮机
第一章
水斗式水轮机的 装置方式
(1)卧轴：中小型水轮 机。单喷嘴、双喷 嘴、单转轮、双转 轮
(2) 立轴：大型水轮 机。
水力机水械轮机
第一章
➢反击式水轮机的型号 （由三部分组成） HL240 —— LJ —— 410
水电站上下水位高程差。
Hg=EU-ED=ZU-ZD 2.水轮机的工作水头H
水轮机做功用的有效水头，为水轮机进、出口断面的总单位能量差。
毛水头 - 水头损失=净水头 H=EA- EB=Hg - hI-A
水力机水械轮机
第一第章一章
二、流量Q（discharge） 水轮机的流量是单位时间内通过水轮机的水流体积，常用符
适用水头范围20～700m， 结构简单，运行稳定且 效率高，是现代应用最
广泛的一种水轮机。
轮叶
如：三峡水电站 彭水水电厂 刘家峡水电站
水力机水械轮机
2. 轴流式水轮机：
水流沿转轮轴向流入， 轴向流出，水流方向始终 平行于主轴。应用水头约 为3～80m。
轴流定桨式水轮机：叶片 不能随工况的变化而转动 。结构简单，适于水头小 ，变化幅度不大的电站。
号Q表示，常用的单位为m3/s。 Q随H、N的变化而变化，当H=Hr、N=Nr时，Q为最大 在Hr、nr、Nr 运行时—— Qr
三、转速n（speed）
水轮机的转速是水轮机转轮在单位时间内的旋转的次数，常 用符号n表示，常用单位为r/min。
对于大中型水轮发电机组，水轮机主轴和发电机主轴直接联 接（用法兰和螺栓直接刚性连接），因此，水轮机转速与发 电机的标准同步转速相同。
水斗
缺口
水斗
喷嘴
第一第章一章
喷针
水斗
转轮
圆盘Leabharlann 水力机水械轮机第一章
2. 斜击式水轮机
特点：
射流与转轮旋转平面成一锐角（约22.5°），与水斗式水轮机比过流量大， 效率低，因此这种水轮机一般多用于中小型水电站，适用水头一般为20～ 300m。
水力机水械轮机
第一章
3. 双击式水轮机（又称班克式水轮机）：
伊泰普水电站
第二大电站是伊泰普电站（巴西和巴 拉圭 ），18台发电机组，总装机容 量1260万千瓦，年发电量750亿度
绪论
水力机水械轮机
第一章
第一章 水轮机的主要类型及构造
主要内容： 水轮机的基本参数、水轮机的主要类型、水轮
机的基本构造以及水轮机的型号及标称直径。
水力机水械轮机
第一节 水轮机的主要参数
1. 作用：将水能转变为机械能 2. 构造：上冠、叶片、下环、止漏环 及泄水锥等。
上冠
下环 轮叶
水力机水械轮机
第一章
尾水管
尾水管的作用是引导水流进入下游河道，并回收部分动 能和势能。
水力机水械轮机
二、轴流转浆式水轮 机的构造
轴流转浆式水轮机除 转轮和转轮室外，
其他部分均与混流式 水轮机类似。
1. 转轮构造：桨叶和 轮毂组成。
t
P Pn
水力机水械轮机
第一章
第二节 水轮机的主要类型及构造
根据转轮转换水流能量方式的不同， 水轮机分成两大类：
反击式水轮机
冲击式水轮机
水力机水械轮机
第一章
一、反击式水轮机 (reaction water turbine)
➢ 定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机称为反击式水轮 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， 即水流充满转轮室。
特点：
制作方便，但效率低、转轮叶片强度差，仅适用于单机出力不超过
1000kW的小型水电站，其适用水头一般为5～100m。
圆盘
弧形轮叶
圆盘
水力机水械轮机
水轮机的基本类型：
第一章
水力机水械轮机
类型
混流式
反击式
轴流式 斜流式
冲击式
贯流式 水斗式 斜击式 双击式
型式 混流式 混流可逆式 轴流转桨式 轴流定桨式 斜流式 斜流可逆式 贯流转桨式 贯流定桨式
第一章
➢主要部件：座环、转轮及其桨叶、导水机构、尾水管 、主轴、导轴承等。 ➢与轴流转浆式水轮机不同之处：叶片转动轴线与主轴 成45°~60°的夹角。
水力机水械轮机
四、灯泡贯流式水轮机
第一章
实际上是卧 轴安装的轴 流式水轮机 ，发电机安 装在灯泡体 内。
水力机水械轮机
第一章
五、冲击式水轮机构造(水斗式)
第一章
水轮发电机组装置原理图
水力机水械轮机
第一第章一章
反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。由水能 出力公式: P=9.81ηQH 可知，其基本参数包括水头H、流量Q、出力P、 效率η、转速n。
一、水头H（head) ： 1.水电站水头（毛水头）(nominal productive head) Hg
五、中国水电发展 （一）最大的电站
三峡水电站
目前世界上已完建的最大的水电站是
中国已建成的三峡电站，32台单机容
量为70万kW机组，加上两台5万千
瓦的电源电站 ，总装机容量达到了
2250万千瓦，年发电量约1000亿度，