水轮机复习

1、水轮机工作水头：水轮机水头是水轮机进口断面和出口断面之间水流能量的差值（落差）

2、水轮机的效率：由于水流流经水轮机进行能量交换时会产生一定的损耗，因此水流流经水轮机的出力会小于水流出力，水轮机出力和水流出力之比称为水轮机的效率。

3、水轮机蜗壳包角:蜗壳从进口起到鼻端（末端）为止的环绕水轮机座环的总角度。 4、水轮机吸出高度:水轮机叶片背面压力最低点K到下游水面的垂直高度。符号：Hs，单位：m。

5、水轮机单位转速、单位流量、单位功率

单位转速 n11 ：表示D1=1m，Hηs=1m时该水轮机实际转速 单位流量Q11 ：表示D1=1m，Hηs=1m实际有效流量

单位功率N11 ：表示同系列的水轮机D1=1m，有效水头Hηs=1m时水轮机的出力 6、空化现象：当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空穴，这种现象称为空化。空化过程可以发生在 液体内部，也可以发生在固定边界上。

7、空蚀现象：空蚀是指由于空泡的溃灭，引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。

8、空化和空蚀的关系：空蚀是空化的直接后果，先空化后空蚀，空化可以发生在液体内部，也可以发生在固定边界上，空蚀只发生在固定边界上。 9、水轮机几何相似、运动相似、动力相似

①几何相似：主要是指两个水轮机过流部分几何形状与表面糙度相同，并且一切相应的线性尺寸成比例。

②运动相似：是指两个水轮机所形成的液流相应点处的速度同名者方向相

同，大小成比例，相应的夹角相等或者说相应点处的速度三角形相似。 ③动力相似：是指两个水轮机所形成的液流中各相应点所受的力，数量相同、名称相同，且同名力方向一致大小成比例。

10、轴流转桨式水轮机的协联工况：在不同工况下，自动调速器在调节导叶开度的同时亦能调节转轮叶片的转角，使水轮机仍能达到或接近于无撞击进口和法向出口的最优工况

11、水轮机无撞击进口：无撞击进口指转轮进口水流相对速度方向与转轮进口叶片骨线切线方向一致的工况条件。

12、水轮机的导叶开度(a0)：是表征水轮机在流量调节过程中导叶安放位置的一个参数

13、最大径向开度：指导叶可能达到的最大开度，导叶处于径向位置，而在这种开度下工作，第一方面导叶进口有很大的冲角形成脱流，水力损失很大，第二，水流在转轮前不能形成环量

14、最大开度：是不可取的，设计水头下发出额定功率的水轮机开度 15、最优开度：最高速率时对应的水轮机开度

16、相对开度：任意位置时的开度与最大径向开度的比值

17、水轮机的空化系数(σ)：表征水轮机空化条件的无量纲系数。其值等于吸出高度除以水头值

18、水轮机的比转速:几何相似的水轮机，当工作水头为1m，输出功率为1kW时

的转速。

19、反击式水轮机导水机构的作用是什么？引水室的作用是什么？尾水管的作用是什么？

①将来自引水室的水流，以一定的速度和方向引入转轮，保证水轮机具有良好的水力特性； 当外界负荷发生变化时，调节转轮的流量，以改变机组输出功率；在正常停机或事故停机时截断水流；防止飞逸事故

②保证把来自渠道或压力水管的水流以较小的水流损失，均匀、轴对称地引入导水机构，使转轮四周所受的水流作用力均匀； 使水流产生一定的旋转量以满足转轮的需要。

③将转轮出口处的水流引向下游；利用下游水面至转轮出口处的高程差， 形成转轮出口处的静力真空；利用转轮出口的水流动能，将其转换成为转轮出口处的动力真空 ；回收转轮出口水流中的剩余能量。

注：动力真空知由于水轮机的转轮和尾水管形成，与水轮机的流速水头，转轮叶片，尾水管的几何形状有关，即与 水轮机的结构和运行工况有关

注：静力真空又称吸出高度，与水轮机的安装高程有关，取决于下游水面的安装高度，与水轮机形式无关

20、水轮机的空蚀是怎样形成的？有几种？防止水轮机气蚀主要有哪些措施？ 水轮机的工作介质是液体，液体的致电并不像固体那样围绕固定位置振动，而是质点的位置迁移较容易发生，对于某一温度的水，当压力下降到某一汽化压力时，水就开始产生汽化现象。通过水轮机的水流，如果在某些地方流速增高了，根据水力学的能量方程可知，必然引起该处的局部压力降低，如果该处水流速度增加很大，以致使压力降低到在该水温下的汽化压力时，则此低压区的水开始汽化，便会产生气蚀。

①翼型空化和空蚀：混流式水轮机主要可能发生在叶片背面下半部出水边、叶片背面与下环靠近处。下环立面内侧、转轮叶片背面与上冠交界处；轴流式水轮机主要发生在叶片背面的出水边和叶片与轮毂的连接处附近。

②间隙空化和空蚀：主要发生在混流式水轮机转轮上、下迷宫环间隙处，轴流转浆式水轮机叶片外缘与转轮室的间隙处，叶片根部与轮毂间隙处，以及导水叶端面间隙处。

③局部空化和空蚀：转浆式水轮机的局部空化空蚀一般发生在转轮室连接的不光滑台阶处或局部凹坑处的后方，还可能发生在叶片固定螺钉及密封螺钉处；混流式水轮机发生在转轮上冠泄水孔后。

④空腔空化和空蚀：一般发生在反击式水轮机的尾水管处。

防止水轮机气蚀主要有哪些措施：（1）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。

21、混流式水轮机运转综合特性曲线有哪些曲线组成？出力限制线有何意义？ ①等效率线、等开度线、等空化系数线与出力限制线②当工况过流量超过此线,流量变大，出力反而下降. 做无用功.所以限制水轮机在这样的工况下运行 22、水轮机基本方程式的物理意义是什么？

水轮机基本方程式都给出了水轮机有效水头与转轮进出口水流运动参数之间的关系，它们实质上也都表明了水轮机中水能转换为转轮旋转机械能的基本平衡关系，是自然界能量守恒定律的另一种表现形式 23、混流式和轴流式转轮中水流运动各有什么特点？

当水流离开导叶后，进入转轮前，以及在转轮区域内，两种机型的水流流动方向有着明显的不同。这种流动方向的改变，在混流式水轮机中是在转轮叶片流道中完成的。而在轴流式水轮机中，则在转轮叶片流道前基本完成的。因此，混流式水轮机转轮中水流流线是曲线，而在轴流式转轮中的轴面流线则近似为与轴线平行的直线。由这些流线绕轴旋转构成的回转面称流面。混流式转轮中的水流流面呈花篮形，轴流式则近似为圆柱表面 24、什么叫飞逸现象、飞逸转速？有何危害？

当由于某种原因，水轮发电机组突然甩掉部分或全部负荷，而导水叶又不能紧急关闭时，水轮机的转速会升高到某一数值，即飞逸转速。这种现象称作机组的飞逸。

危害：①转速升高，离心力超过机组允许值，形成破坏。②与机组固有频率重合，形成共振。

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