混流式水轮机

水轮机知识

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

击式水请求的英文短语 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

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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。水利产业技术之微型水电机组技术的研究开发通常把单

机功率小于100KW的水轮发电机组称为微型水电机组，一般使用水头

2-100m，流量0.1-2m3/s,单机功率2-100KW，用于微小水力资源的开

发利用，解决当地无电问题。我国可供开发的中小型水电资源约1.39

亿KW，1992年建成装机1706万KW，在建装机600万KW，仅占可

供开发的16.6%，而且目前我国老、少、山、边、穷农村,尚有4778万

无电人口，经济上也急待脱贫，因此研究开发适用于小水书法作品图片 电建设的微型水

电机组,满足当地用电需求，促进社会经济发展是十分必要的。我国80年

代曾开展过微型水电机组的设计研究工作,提出过品种规模系列,取得一定

成绩,但由于性能、结构、可靠性、价格等多种原因,未能得到推广应用。研

究内容及目标。

（1）微型机组优化型式的研究。在过去罐式、桶式基础上进一步优化通

道型式,以先进的轴流式转轮技术配套，使水轮机的最高效率由80年代的

87.6%提高到90%以上。

（2）微型机组优化结构的研究。结构简化紧凑，工厂整装性强，便于运

输安装。

（3）发电机励磁方式研究。结构简单性能良好维护方便，机组启动能自

动起励，运行中保持电压稳定。

（4）简易型调速器。结构简单运行可靠维护方便。

（5）电子负荷调节器。对无导叶无调速器的机组，能自动转移负荷，保

持输入和输出功率自动平衡。

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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

制规则不可遏制 "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

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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，水流质点以高孔子评价 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武汉人口密度 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。

水轮发电机组运行知识

1．一般混流式小型水轮发电机组正常开机有哪些步骤？

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(l)合上隔离开关和手动型空气开关(自动型式者不合)。

(2)合上同期灯开关和同期屏切换开关。

(3)开启进水阀门。

(4)打开气门，使蜗壳然气充水，待冒水时关闭。

(5)打开真空表、压力表和冷却水阀门。

(6)慢慢转动调速手轮，逐步加快转速，待接近额定转速和建压调节磁

场电阻，使电压接近于系统电压。

(7)调节周波与网络周波一致，且电压也相等时，此时灯光旋转最慢，零

值电压表指针摆动也最慢，待其指针到零和同相灯灭晚做下并车按钮，

使并列接触器接通，投入系统并列运行。

(8)尽快开大导水叶开度，使机组带上负荷。

2．一般混流式小型水轮发电机组正常关机的操作步骤有哪些？

(1)记录好停机前各仪表的读数，发电机卸负荷空转。

(2)缓慢关闭导水叶，待转速降至35％额定转速时进行刹车。

(3)撤下水阻起动按钮，使剩余电能消耗在水阻中。

(4)拉下空气开关和刀型开关把手，挂上"严禁合闸"警告牌。

(5)如长期停机，应放尽管道积水。

3．水轮发电机组运行维护的要点有哪些？

(1)机组运行中，注意调速器油压表与压油槽油压表的指示不能相差过

大。

(2)机组在停机过程中，应尽量缩短低转速运行时间。当转速下降至额

定转速的35％～40％时，可加闸制动。

(3)机组在运行中，导水叶的开度限制应放在机组最大出力的限制位置。

当机组起动与系统并工程造价实习 列时，如发现调速系统不稳定，可用开度限制使其稳

定。在与系统并列后，可将开度限制放在机组最大出力限制的位置。

(4)定期检查主轴的摆度。

(5)机组运行中，还应定期做如下工作：

1)定期切换压油装置的油泵和导轴承油泵，以防电动机受潮。

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2)调速器各杠杆的连接处要定期注油。

3)各汽水分离器要定期放水。

4)定期清扫橡胶水导轴承润滑水的过滤器。

5)机组备用时，定期做橡胶水导轴承备用润滑水的投入试验。

6)定期向蝶阀轴承注油。

4．水轮发电机组并车的条件有哪些？

水轮发电机组并车的条件包括：

(1)发电机频率与系统频率相等。

(2)发电机输出电压与系统电压相等。

(3)发电机电压相位与系统电压相位相同。

(4)发电机相序与系统相序一致。

5．水轮发电机组并车的方法有哪些？

水轮发电机组的并车方法可分为两大类，即自同期和准同期。小水电站

常用的是准同其期并车方式。准同期并车常用的方法有：

(l)灯光旋转法。

(2)灯光熄灭法。

(3)零值电压表法。

(4)整步表法。

(5)半导体自动准同期。

6．水轮机开机前南瓜饭的做法大全 的检查项目有哪些？

(1)低水头电站的闸门应开启，机室水位应正常。中高水头电站应检查

压力管道和进水闸门操作机构是否灵活，阀门应关闭。

(2)各处螺栓应拧紧，特别要注意地脚螺丝。

(3)轴承的油位应正常，油质要符合规范要求。

(4)调速器手轮转动要灵活，并处于关闭位置。

(5)配电屏主电路的开关应在断开位置，磁场变阻器的电阻在最大位置，

各个熔丝应全部插上。

(6)扳动飞轮或皮带轮，观察机组转动是否灵活，内部声音是否正常。

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(7)发电机的气隙中应无杂物，电刷、滑环位置正常而且光滑。

(8)转动装置是否正常，皮带或联轴器等的松紧应一致。

(9)室外变电站和输电线路上有无杂物或工作人员是否撤离。

(10)做好开机前的渠道放水工作。

7．紧急停机有哪些操作步骤？

只有当遇到人身和设备等异常事故时方才实行紧急停机，其步骤为：

(1)掀下解列按钮，使之与系统断开，自动投入水阻器。

(2)迅速关闭导水叶。其余步骤与正常停机相同。

8．水轮发电机组试车，通水前水轮机和调速器的检查项目有哪些？

(1)堵水闸门必须在全关位置，防止误开。

(2)蜗壳排水阀全开，蜗壳无水压，进人孔应封闭。

(3)切断操作电源。

(4)油泵要一台自动，一台备用。无备用泵者，应放在手动位置。

(5)打开锁锭装置。

(6)飞摆放在手动位置，双层过滤器接通至辅助作用简侧。

(7)将开机把手扭至开恻后，渐渐开启负荷限制机构由0～100％，然后

全关，把开停机把手扭至关侧。

(8)上述试验完毕后，作一次紧急停车试验。在接力器全开情况下将开停

机把手扭至全关，记录从100％至零的全关时间。

(9)投入锁锭，回复飞摆至自动位置。

水轮机简要的日常维护

水轮机的日常维护大致包括：机组清理、用油管理、间隙调整、停

机保养等四个方面的内容：

(1)机组清理：根据水电站的机组大小和运行情况，进行清理检查。清理项目是进出油管、冷却水管，检查有无漏油、漏水；清理导叶和

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转轮间的污物、杂物，检查转轮、导叶间隙及汽蚀程度和导水叶机构；清

理轴承，检查油位、油质。

(2)用油管理：目前小型水电站用油问题比较混乱，往往出现未知

油质，见油就用。有的甚至把机械油和绝缘油混合使用，导致润滑不良，

机件损坏。为了不使用油混乱，机械油与绝缘油应分别保管，做上记号，

专人负责。

水电站润滑油的选用：对于滚动轴承，一般选用2号或3号钠基润

滑脂和钙钠基润滑脂，每运行2500～3000h，应清洗轴承，更换新油脂，

加脂时应注意加油量以轴承腔容积的三分之二为宜，不同规格的润滑脂不

能混合使用，以免油脂冬天英文 变质。对于滑动轴承，一般选用22、30、32、40

机械润滑油。运行期间，应每天检查轴承的油位，油位应保持在标准的油

位线上，用油时间长短根据情况而定，最长不得超过一年。

(3)间隙调整：水轮机各部件的间隙，有转轮与座环之间，导叶与

导叶之间的间隙，导叶本身上部、端部的间隙及轴承的间隙。

飞轮及机组连轴节或间接传动皮带等。应清除污垢，擦净表面并卸下

皮带，进行保养。调节机构的传动部分和连杆，应进行全面清扫，该

加油的加油保养。

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