水轮机及讲解分析.pptVIP

水轮机的主要工作参数 1.5 水流在反击式水轮机中的运动 * * 外力对轴的力矩总和 公式右边为作用在该质量上全部外力对同一轴的力矩总和 外力矩有： 转轮叶片对水流的作用力矩 重力矩：重力的合力与主轴重合，对主轴不产生矩 压力矩：上冠下环对水流的压力，对主轴而言是对称的，合力与主轴平行，故也不产生矩 摩擦力矩：数值很小可忽略，摩擦力所产生的水头损失将在水轮机水力效率中体现。 * * 外力对主轴的力矩总和等于叶片对水流的作用力矩 又根据作用力与反作用力定律，水流对转轮的作用力矩M与转轮对水流的作用力矩 在数值上相等而方向相反。即 故基本方程为 则 所以 又 重力矩 压力矩 摩擦力矩 叶片作用力矩 * * 水流在转轮中进行能量交换是由转轮进出口速度矩的改变来实现的 该式给出了水流对转轮的作用力矩与水流本身的动量矩变化之间的关系——水流能量转换为旋转机械能的平衡关系式。 它说明水流在转轮中进行能量交换是由转轮进出口速度矩的改变来实现的。 又，水轮机的有效功率可表示为： * * 在上述方程中，消去 得到水轮机基本方程： Vu1 速度环量 * * 水流能量的交换是通过环量的变化来实现，要使该转换的效率 高，则需要 大， 小。 进口要求 ，但由速度三角形可以看出，这种情况实际上不可能，水流无法进入转轮，失去意义。所以只能要求进口无撞击， 即 由基本方程推导最优工况——进口三角形无撞击条件 * * 由基本方程推导最优工况——进口三角形无撞击条件 * * 由基本方程推导最优工况——出口三角形法向条件 出口要求 ，实际中是可行的，通常称为法向出口。 偏离最优的进出口条件，效率则可能很低，甚至水轮机空转，没有出力。 * * 由基本方程推导最优工况——出口三角形法向条件 * * 水轮机的最优工况是：无撞击进口，法向出口 水轮机的最优工况对应： 无撞击进口 法向出口 * * 1.7 水轮机的效率及最优工况 水轮机的效率 水轮机将水能转变为水轮机的旋转机械能的过程中，存在着能量损失。 根据损失本质和特点分为：水力损失、容积损失和机械损失三种能量损失。 三种损失对应的效率称之为水力效率、容积效率和机械效率。 现代水轮机的最高效率可达0.90～0.95。 * * 水轮机的效率由水力、容积、机械三部分效率组成 从图可以看到：容积效率和机械效率比较小，并且基本为一定值。水力效率是主要的，它随工况的不同变化较大 * * 水轮机的最优工况是效率最高工况 定义：效率最高的工况称为最优工况。 影响效率的主要因素是水力损失。在水力损失中，撞击损失和涡流损失占主要部分，它们的大小分别取决于转轮的进水方向和出水方向。 水轮机的最优工况对应 无撞击进口 法向出口 * * 水轮机的最优工况是效率最高工况 无撞击进口 法向出口 转浆式水轮机能随工况的改变调整叶片角度，使水轮机达到或接近于无撞击进口和法向出口的最优工况。所以它的高效率区比较宽广。 * * 作业（思考题） 论述水轮机的基本类型和分类方法。 绘出混流式水轮机示意图（沿主轴剖面图及沿蜗壳中心线平面图，图中应标明其主要部件的名称）。 比较混流式、轴流式和水斗式水轮机各主要部件的特征。 其它 泄水部件构造特征 调节流量机构构造特征 进水部件构造特征 转轮构造特征 水斗式 轴流式 混流式 水轮机型号 部件名称 * * * * * * 1.3 水轮机的基本构造 反击式水轮机通常由四大部分组成 进水部件：蜗壳 和座环 导水部件：导叶及其传动机构 工作部件：转轮 泄水部件：尾水管 这四大部分对于不同类型的水轮机各不完全相同，有着自身的特点 * * 引水部件—蜗壳和座环 蜗壳（和座环） 蜗壳的作用主要是使水流以较小的水力损失均匀对称地流入转轮；座环起加强蜗壳的刚度并传递上部结构力的作用。 * * 引水部件—蜗壳和座环 蜗壳（和座环） 蜗壳的作用主要是使水流以较小的水力损失均匀对称地流入转轮；座环起加强蜗壳的刚度并传递上部结构力的作用。 座环 * * 导水部件—导叶及其传动机构 导叶及传动机构 导叶的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机流量以改变水轮机出力，并引导水流按一定的方向进入转轮，形成一定的速度矩。 包括的部件有：导叶、推拉杆、控制环、拐臂和连杆等 * * 导水部件—导叶及其传动机构 导叶及传动机构 导叶与导叶间的距离称为开度，开度的变化导致流量变化，进而改变出力。导叶开度由调速器控制。 小开度（小流量） 大开度（大流量） * * 工作部件—转轮是水轮机的核心 转轮 转轮是直接将水能转换为旋转的机械能的过流部件，它对水轮机的性能、结构、尺寸等起