轴流转桨式水轮机

轴流转桨式水轮机第一节概述•轴流式轮机的特点：水轮机的水流在进入转轮之前，流向已经变得与水轮机主轴中心经平行，因此水流在经过转轮时沿轴向进入而又依轴向流出。概述•轴流转桨式水轮机在运行时转轮的叶片是可以转动的，并和导叶的转动保持一定的协联关系，以适应水头和流量的变化，使水轮机在不同的工况下都能保持有较高的效率。•应用：轴流转桨式水轮机多应用在大中型水电站上，其应用水头范围为3～80m。•实例：我国长江葛洲坝水电站上17万KW和12.5万KW的水轮发电机组应用的就是轴流转桨式水轮机。第二节主要构造进水设备导水机构转轮出水设备进水设备•一般当水轮机的最大工作水头在40以下时，为了节约钢材，多采用钢筋混凝土浇制的蜗壳，简称为混凝土蜗壳。混凝土蜗壳：•它的断面形状多采用梯形断面。•由于断面可以沿轴向上或向下延伸，在断面积相等的情况下它比起圆形断面则有较小的径向尺寸，这对减小厂房尺寸和基建投资较为有利。•特别适用于低水头大流量的轴流式水轮机。进水设备混凝土蜗壳：•混凝土蜗壳梯形断面的形式可能有四种（如下图）。进水设备混凝土蜗壳：进水设备混凝土蜗壳：•考虑到蜗壳顶部布置接力器的方便多采用m=n和mn的（a)、(b)两种形式。•当水电站的死水位较高，地基为岩基时，为了减少进口段的开挖，多采用mn(c)的形式。•n=0的平顶蜗壳可以减小厂房下部混凝土量，但须注意由于断面的过分下伸会形成水流的死角的情况。•当水轮机的最大工作水头在40以上时，蜗壳通常是由钢板焊接或由钢铸造而成（如下图），统称为金属蜗壳。•为了改善蜗壳的受力状态，金属蜗壳的断面形状均采用圆形断面。•适用于高水头的混流式水轮机进水设备金属蜗壳：进水设备金属蜗壳形式：•作用：导水机构的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机的流量，以达到改变水轮机输出功率的目的，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩。•组成：通常导水机构是由导叶及其转动机构（包括转臂、连杆和控制环等）所组成。导水机构接力器•导叶的转动是通过其转动机构来实现的，每个导叶轴的上端穿过水轮机的顶盖并用分半键与转臂连成整体，转臂通过连接板，剪断销钉和连杆与控制环相铰接。当接力器的油压活塞移动时，推拉杆带动控制环转动，使导叶的开度发生变化。•接力器工作原理.swf导水机构接力器的工作原理：•座环位于导叶的外围，它是由上、下碟形环和中间若干立柱组成的整体铸钢件。•座环顶部承受着发电机混凝土机墩及其传来的荷载，外缘与蜗壳焊接，内缘与顶盖和底环相固定。•座环有整个水轮机中起着骨架作用，并把所承受的荷载传递到下部基础上去。导水机构座环：座环•转轮主要是由叶片和轮毂组成•上部与主轴的下法兰以螺栓联接•下部与泄水锥相联接转轮轮毂泄水锥叶片•叶片的表面为曲面，圆柱断面为翼形，根部较厚边缘较薄•叶片的数目主要依水头大小来确定，一般为4～8片。•叶片的转角一般在-15°～+20°之间。转轮叶片：叶片•叶片的转动机构装在轮毂内，其动作是同调速器自动控制的。•机理：当压力油进入活塞7的上方，就推动活塞上移，活塞杆6随之上移，同时带动操作架5上移，与操作架相连的连杆4上移，这样就拉着转臂3的右端围绕枢轴2转动。转轮转动机构：转动机构.swf•尾水管是反击式水轮机过流通道的最后部分，其型式和尺寸对转轮出口动能的恢复有很大的影响，而且在很大程度上还影响着厂房基础开挖和下部块体混凝土的尺寸。增大尾水管的尺寸可以提高水轮机的效率，但却使水电站的工程量和投资增大，因此合理的选择尾水管的型式和尺寸在电站设计中是有很大意义的。出水设备尾水管：•特点：直锥形尾水管一般用钢板制成，其结构简单性能良好，在各部尺寸选得合宜时，其动能恢复系数可达0.8～0.85.它仅适用于小型水轮机。出水设备直锥形尾水管：•特点：它是由一个等直径的90°弯管和一直锥管组成。水力损失较大，尾水管的动能恢复系数一般为0.4～0.6。适用于小型卧轴混流式水轮机。出水设备弯锥形尾水管：•特点：它是由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成，可以减少厂房基础开挖深度，适用于大中型水轮机。出水设备弯肘形尾水管：•从图可以看出，转桨式水轮机有比较宽广的的高效率区，因此它适宜于在水头和流量变化范围较大的情况下工作第三节特性曲线模型综合特性曲线：第三节特性曲线原型机工作特性曲线：工作特性曲线35.873228.524.7282.086.090.04.008.0012.0016.0020.0024.0028.0032.00N(MW)η(%)35.873228.524.72第三节特性曲线原型机运转特性曲线：(10.00)(6.00)(2.00)2.0048121620242832N(MW)Hs(m)HminHrHHmax第三节特性曲线原型机运转特性曲线：Hs=-1出力限制Hmin=24.724.028.032.036.04.08.012.016.020.024.028.0N(MW)H(m)91%90%89%88%87%Hs=-2Hs=-1出力限制Hmin=24.7Hs=-287%88%89%90%91%