小型水轮机发电机

第1章

概论

（一） 单项选择题

1．水轮机的工作水头是（ ）。

（A）水电站上、下游水位差

（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差 2．水轮机的效率是（ ）。

（A）水轮发电机出力与水流出力之比 （B）水轮机出力与水流出力之比 3．反击式水轮机是靠（ ）做功的。

（A）水流的动能 （B）水流的动能与势能 4. 冲击式水轮机转轮是（ ）。

（A）整周进水的 （B）部分圆周进水的 5．喷嘴是（ ）水轮机的部件。

（A）反击式 （B）冲击式 （二）填空题

1．水电站中通过 把水能转变成旋转机械能，再通过 把旋转机械能转变成电能。 2．水轮机分为 和 两大类。 3．轴流式水轮机分为 和 两种。

4．水轮机主轴的布置形式有 和 两种。 5．冲击式水轮机有

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中小型水轮机的合理选型

作者：刘美莲 杨泽勇

来源：《城市建设理论研究》2013年第36期

【摘要】本文结合水轮机的类型以及选择方案进行比较，以对水轮机的选型实践提供借鉴。

【关键词】中小型；水轮机；类型；选型 中图分类号：TK737 文献标识码：A 一、前言

在水电站工程建设过程中，水轮机的选择关系到运行效率以及机组运行的稳定。水轮机选型是水电站设计的重要内容，也是编制设备招标文件的依据。 二、几种常见水轮机形式概述 1、混流式水轮机

混流式水轮机用于水头30~700m的大、中型水电站。而中、小型混流式水轮机则可用于水头为20~400m的水电站。驱动水轮发电机旋转而发出电能。水流流经转轮是径向式的，导出机构为径向式的。导叶开度可随负荷的改变而进行调节。转轮是由上冠、下环及固定在其中间的一定数量流线型叶片所组成。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

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

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

1、水轮机的基本工作参数都有哪些？

答：水头、流量、转速、出力、效率（每写对一个得2分）

2、水轮机的编号规则？

类型 比转速表示水轮型号 主轴布置形式 引水形式 以厘米表示的转轮直径（每写对一个得2分）

3、试简述一元理论，二元理论，三元理论。

一元理论：采用无穷叶片数及轴面速度沿过流断面均匀分布假定，流动状态只是转面流线长度坐标的函数。

二元理论：放弃一元理论中两个基本假设中的一个。

三元理论：完全放弃一元理论的两个基本假设，直接研究三维流场。 4、什么是蜗壳的最大包角、水轮机比转速、单位流量？

答：蜗壳最大包角指蜗壳的进口端面到蜗壳的鼻端所围成的角度。

水轮机比转速是指水轮机在水头为1m，出力为1kw时所具有的转速。

单位流量是指水轮机标称直径为1m，有效水头为1m时所具有的的流量。 5、按水流流经导叶与水轮机轴线的相对位置，导水机构可分为哪几种形式？ （1）径向式导水机构，水流方向与主轴垂直 （2）轴向式导水机构，水流方向与主轴平行 （3）斜向式导水机构，水流方向与主轴相交

6、水轮机的几个典型工作水头如何定义？

最大水头：是允许水轮机运行的最大净水头。

最小水头：是保证水轮机安全、稳定运行的的最小净水

浅谈水轮机选型计算

张 彪

(南宁广发重工集团发电设备公司 广西 南宁 530031)

摘要：简单介绍了水轮机的形式、适用范围、特点、水轮机选型的步骤、蜗壳、尾水管的尺寸计算及调速设备和油压装置的选择方法。阐述水轮机各种机型特点及水轮机技术参数之间的相互关系。 关键词：水轮机选型、蜗壳、尾水管、进水阀门、调速器、油压装置

原则

选型计算的一般原则概括为以下几点：

①所选定的水轮机应有较高的效率。不仅要选择效率高的转轮型号，而且还要根据水轮机的模型综合曲线和真机工作特性曲线选择工作范围最好的转轮，以保证水轮机运行时有较高的工作效能； ②所选定的水轮机转轮直径应较小。较小的转轮直径将使机组获得较高的转速，从而缩小机组尺寸，降低机组造价。 ③所选定的水轮机应有良好的汽蚀性能和工作稳定性(压力脉动小)。

④优先考虑套用已有型号转轮直径接近的机组。 内容

(1)、确定机组台数及单机容量 (2)、选择水轮机型式（型号）

(3)、确定水轮机参数D1、Q、n、Hs、ns、F、Z0、do。 (4)、绘制水轮机运转特性曲线

(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装

置选择

(6)、根据选定水

浅谈水轮机选型计算

张 彪

(南宁广发重工集团发电设备公司 广西 南宁 530031)

摘要：简单介绍了水轮机的形式、适用范围、特点、水轮机选型的步骤、蜗壳、尾水管的尺寸计算及调速设备和油压装置的选择方法。阐述水轮机各种机型特点及水轮机技术参数之间的相互关系。 关键词：水轮机选型、蜗壳、尾水管、进水阀门、调速器、油压装置

原则

选型计算的一般原则概括为以下几点：

①所选定的水轮机应有较高的效率。不仅要选择效率高的转轮型号，而且还要根据水轮机的模型综合曲线和真机工作特性曲线选择工作范围最好的转轮，以保证水轮机运行时有较高的工作效能；

②所选定的水轮机转轮直径应较小。较小的转轮直径将使机组获得较高的转速，从而缩小机组尺寸，降低机组造价。

③所选定的水轮机应有良好的汽蚀性能和工作稳定性(压力脉动小)。

④优先考虑套用已有型号转轮直径接近的机组。 内容

(1)、确定机组台数及单机容量 (2)、选择水轮机型式（型号）

(3)、确定水轮机参数D1、Q、n、Hs、ns、F、Z0、do。 (4)、绘制水轮机运转特性曲线

(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装

置选择

(6)、根据选定水

水轮发电机的选择计算

一、 发电机型式的选择

水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P149表3-1，悬式适用于转速大于150r/min，伞式适用于转速小于150r/min。因为水轮机的标准转速为166.7r/min，所以水轮发电机选用悬式布置。水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。

二、 主要尺寸估算

待选水轮发电机的有关参数如下：

发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18

外形尺寸计算如下：

1、极距?

根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 式中

??Kj4sf2p cm 参考【2】P159公式3-2

sf:发电机额定容量(KVA); p:磁极对数;P?18

Kj:系数,一般为8~10,容量大,线速度高的取上限,本设计中取9cos＆为功率因数角，取cos＆取0.875。 sf=247423／0.875=282769KVA。 sf=Nf／c

水轮机训练（一）

一、选择题

1．水轮机的效率η（ ）

(A)>1; (B)<1; (C)=1; (D)≤1。 2．水轮机是实现（ ）转换的主要部件。

（A）水能； （B）电能； （C）动能； （D）机械能。 3．水斗式水轮机属于（ ）水头水轮机。

（A）低； （B）高； (C)中； （D）中高。 4．可逆式水力机组主要作用是（ ）

（A）调频； （B）调相； （C）生产季节性电能； （D）削峰添谷。 5．目前水头大于700m时，惟一可采用的一种机型是（ ）。

（A）混流式水轮机；（B）轴流转浆式水轮机；（C）斜流式水轮机；（D）水斗式水轮机。 6．水斗式水轮机与混流式水轮机相比较，其特点是（ ）。

（A）适用高水头，打流量；（B）平均效率高；（C）应用水头范围窄；（D）结构简单，工程造价低。

7．水斗试水轮机喷管相当于反击型水轮机的（ ）。

（A）导水机构；（B）导叶操作机构；（C）导叶；（D）泻水锥。 8．反击式水轮机能量转换主要是（ ）。

（A）水流动能的转换；（B）水流势能的转换；（C）水流压力的转换；（D）水头损失和压力的转换。

9．属于水轮机排水部分的是（ ）。

（A）尾水管 ；（B）导轴承 ；（C）止漏装置 ；（D）蜗壳 。 10．水轮机的设计水头是（

第一章 原始资料与设计任务

1.1毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)

1.1.1工程基本概况

HTS电站位于云南德宏傣族景颇族自治州盈江县境内的大盈江干流下游河段。电站厂房距盈江县城42km，距昆明786km。

本电站为引水式电站。主体建筑物由首部枢纽、有压引水隧洞、钢管道和厂区枢纽组成。

电站引水道系统布置在大盈江左岸，引水道总长约280m，采用一管三机引水方式，由电站进水口、压力引水隧洞、洞内压力管道组成，为有压引水系统。其中压力引水隧洞长202m，直径为8.8m；压力引水总钢管长42m，直径为8.8m； 支管42米（至蝶阀止），直径按进水蝶阀直径定。 本电站装机有如下方案： 1.1.2 电站基本参数

1、 水位 （1）上游水位,

正常蓄水位 788m 死水位 781m （2）厂房尾水位-流量关系

表1-1 厂房尾水位-流量关系

水位(m) 738.2 739 4.65 743.5 520 740．5 741 62.1 744 600 100 741.5 175 742 230 742.5 330 流量(m3/s) 0 水位(m) 743 流量(m3/s) 40