第一章 水轮机的类型构造及工作原理

水轮机的结构和原理(笔记)

水轮机 水轮机 + 发电机：水轮发电机组 功能：发电 水泵 + 电动机：水泵抽水机组 功能：输水 水泵 + 水轮机：抽水蓄能机组。 功能：抽水蓄能 水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。 第一节水轮机的工作参数 水轮发电机组装置原理图 定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H(m)、流量Q(m3/s)、出力N(kw)、效率η，工作力矩M、机组转速n。 一、水头(head)：作用于水轮机的单位水体所具有的能量，或单位重量的水体所具有的势能，更简单的说就是上下游的水位差，也叫落差。142米 1. 毛水头(nominal productive head) H =E U-E D=Z U - Z D M

2. 反击式水轮机的工作水头 毛水头 - 水头损失=净水头 H G =E A - E B =H M - h I -A 3. 冲击式水轮机的水头 H G =Z U - Z Z - h I-A 其中Z U 和Z Z 分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。 4. 特征水头(characteristic head) 表示水轮机的运行围和运行工况的几个典型水头。 最大工作水头： H max =Z 正-Z 下min -h I-A 最小工作水头： H min =Z 死-Z 下max -h I-A 设计水头(计算水头) H r ：水轮机发额定出力时的最小水头。 平均水头： H av =Z 上av -Z 下av 二、流量(m 3/s)(flow quantity)：单位时间通过水轮机的水量Q 。单机12.2m 3/s Q 随H 、N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定； 当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。 在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r 三、出力 (output and)：水轮机主轴输出的机械效率。N(KW)： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量),即水流效率，与a.作用于水轮机的有效水头；b.单位时间通过水轮机的水量，即流量Q ；c.水体容重γ成正比。其公式为：QH QH N w 8.9==γ γ指水体容重（即单位容积水所具有的重力，比重）： 水的比重=1000kg/m 3、=9800N/m 3， ) (8.9)/(9800)/(9800)()/()/(33kw QH s J QH s m N QH m H s m Q m N N w ==?=??=γ 水轮机的输出功率：ηηQH N N w 8.9== 四、效率(efficiency )：输入水轮机的水能与水轮机主轴输出的机械能之比，又叫水

水电站复习题2014分析

第一章 一、填空题： 1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将转变为，水轮机又带动水轮发电机转动， 再将转变为。 2．和是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。 3．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为kW，技术开发量为kW。 4．水轮机是将转变为的动力设备。根据水能转换的特征，可将水轮机分为和 两大类。 5．反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为、、、几种。 6．反击式水轮机的主要过流部件（沿水流途经从进口到出口）有：，，， ，。 7．冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为、和三种。 8．混流式水轮机的转轮直径是指；轴流式水轮机的转轮直径是 指。 9．冲击式水轮机的主要过流部件有、、、。 10．水轮机的主要工作参数有、、、、等。 包括、、，其关系是。11．水轮机的总效率 12．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 二、简答题 1．水力发电的特点是什么？ 2．我国水能资源的特点？ 3．反击式水轮机主要过流部件有哪些？各有何作用？ 4．当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？ 5．水轮机是根据什么分类的？分成哪些类型？。 6．反击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 7．冲击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 三、名词解释 1．HL240—LJ—250： 2．2CJ30—W—150/2×10： 3．设计水头： 4．水轮机出力： 5．水轮机效率： 6．最优工况： 7．水头： 8．转轮的标称直径

第二章 一、填空题 1．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 2．根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为：、、三种主要类型。3．气蚀现象产生的根本原因是水轮机中局部压力下降到以下. 4．水轮机的总效率 包括、、，其关系是。 5．立式水轮机的安装高程是指高程，卧式水轮机的安装高程是指。 6．水轮机的吸出高度是指转轮中到的垂直距离。 7．蜗壳根据材料可分为蜗壳和蜗壳两种。 8．金属蜗壳的断面形状为形，混凝土蜗壳的断面形状为形。 二、名词解释 1．汽化压力： 2．汽蚀现象： 3．水轮机安装高程： 4．吸出高度： 5．气蚀系数： 4．包角φ： 5．尾水管高度： 三、简答题 1．为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？ 2．水轮机的尾水管有哪些作用？ 3．蜗壳水力计算有哪些假定原则，各种计算方法的精度如何？ 4．汽蚀有哪些危害？ 5．防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？ 6．水轮机安装高程确定的高低各有什么优缺点？ 7．各类水轮机的安装高程如何确定？特别是要注意到哪些因素？ 8．尾水管的作用、工作原理是什么？尾水管有哪几种类型？ 四、计算 1．某水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345○，水轮机设计流量Q○=10 m3/s，蜗壳进口断面平均流速v e=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径ρe。 2．某水电站采用混流式水轮机，所在地海拔高程为450.00米，设计水头为100米时的汽蚀系数为0.22，汽蚀系数修正值为0.03，试计算设计水头下水轮机的最大吸出高度H S。

水轮机概论

情景1 水轮机概论 1.1 水轮机基本参数 水轮机是把水流能量转换成旋转机械能的水力机械，是水电厂最主要的动力设备。水轮机主轴带动发电机轴旋转，利用发电机将机械能转换成电能。水轮机一般装在水电站的厂房内，如图1-1所示，当水流经引水道进入水轮机，由于水流和水轮机的相互作用，水流的能量便传给了水轮机，水轮机获得能量后开始旋转而做功。因为水轮机轴和发电机轴相连，水轮机便把它获得的能量传给了发电机，并驱动带有磁场的发电机转子转动而形成旋转磁场，发电机定子绕组切割磁力线而感应出电动势，带上外负荷后便输出了电流。 当水流通过水轮机时，水能即转变成机械能，这一工作过程的特性可用水轮机基 本参数来表征。其基本参数有：水头H 、流量Q 、功率P 、效率η和转速n 等。 1.1.1 水轮机水头H 1．净水头H 净水头是水轮机进口与出口测量断面的总水头差，即水轮机做功用的有效水头，用符号H 表示，单位为m 。图1-2为反击式水电站水轮机装置示意图。 对于反击式水轮机，进口断面取在蜗壳进口处Ⅰ-Ⅰ断面，出口断面取在尾水管出口Ⅱ-Ⅱ断面，则净水头为 ??? ? ??++-???? ??++=I I g g p Z g g p Z H II II II II I I 2222υαρυαρ （1-1） 式中：Z I 、Z II 分别为断面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处相对于某基准的位置高度，m ；I p 、II p 分别为断面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的流体压强，Pa ； I υ、II υ分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处过流断面的平 图1-1 拦河坝式水电站坝后式厂房 1-水轮机；2-发电机；3-尾水管；4-桥机；5-引水道

均流速，m/s ；I α、II α分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的过流断面速度分布不均匀系数；ρ为水的密度，kg/m 3；g 为重力加速度。 净水头H 又可表示为： 1-?-=A g h H H （1-2） 式中：H g 为水电站水头（毛水头）；1-?A h 为水电站引水建筑物中的水力损失。 毛水头是水电站上、下游水位的高程差，用符号g H 表示，单位为m 。 2．额定水头H r 额定水头是水轮机在额定转速下，输出额定功率时的最小净水头，单位为m 。 3．设计水头H d 设计水头是水轮机在最高效率点运行时的净水头，单位为m 。 4．最大（最小）水头H max （H min ） 最大（最小）水头是在运行范围内，水轮机水头的最大（最小）值，单位为m 。 5．加权平均水头H w 加权平均水头是在电站运行范围内，考虑负荷和工作历时的水轮机水头的加权平均值，单位为m 。 图1-2 立轴反击式水轮机的工作水头

起动机工作原理

汽车起动机工作原理 、 一、起动机的组成分类和型号 1、组成： 直流电动机－－产生电磁转矩 传动装置（啮合机构）－－起动时，啮合传动；起动后，打滑脱开 控制装置（电磁开关）－－接通、切断电动机与蓄电池之间的电路 2、分类 （1）按控制装置分为：

直接操纵式 电磁操纵式 （2）按传动机构的啮合方式分为： 惯性啮合式－－已淘汰 强制啮合式－－工作可靠、操纵方便、广泛应用 电枢移动式－－结构较复杂，大功率柴油车 齿轮移动式－－电磁开关推动啮合杆 减速式－－质量体积小，结构工艺复杂 3、型号 （1）产品代号： qd－－表示起动机 qdj－－表示减速起动机 qdy－－表示永磁起动机 （2）电压等级：1－12v；2－24v （3）功率等级：1－0~1kw；2－1~2kw ;9－8~kw （4）设计序号 （5）变型代号：拼音大写字母表示，多表示电气参数的变化qd1225－－12v，1~2kw，第25次设计，普通式起动机 二、发动机的起动性能和工作特性 1、发动机的起动性能评价指标有： （1）起动转矩 （2）最低起动转速

（4）起动极限温度 1、起动转矩 起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。 起动阻力包括： （1）摩擦阻力矩 （2）压缩阻力矩 （3）惯性阻力矩 2、最低起动转速 （１）在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机一般约为50~70r/min，最好70~100 r/min以上。 （２）起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速： 若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加，导致发动机不能起动。 3、起动功率 起动机所具有的功率应和发动机起动所必需的起动功率相匹配。 而蓄电池的容量与起动机的容量应成正比 p=(450~600）p/u 4、起动极限温度 当环境温度低于起动极限温度时，应采取起动辅助措施： （1）加大蓄电池容量

水轮机

一、简介 （一）、简介 水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。 1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。反击型利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。 2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种； 3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。 1）、混流式： 水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出 应用水头范围：30m~700m 特点：结构简单、运行稳定且效率高

水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动 应用水头：3~80m 特点：适用于中低水头，大流量水电站 分类：轴流定桨、轴流转桨 3）、冲击式 转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。 水头范围：300~1700m 适用于高水头，小流量机组。 （二）、水轮机主要类型归类 二、水轮机主要基本参数 1、水轮机主要基本参数

水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）流量：Q 转速:f=np/60 出力：N=9.81QHη（Kw） 效率：η 2、水轮机型式代号 混流式：HL 斜流式：XL 轴流转桨式：ZZ 轴流定桨式：ZD 冲击（水斗式）：CJ 双击式：SJ

斜击式：XJ 贯流转桨式：GZ 贯流定桨式：GD 对于可逆式，在其代号后增加N 3、混流式水轮机 型号：HL100—LJ—210 HL：代表混流式水轮机100：转轮型号（也称比转速）LJ：立式金属蜗壳 210：转轮直径（210厘米）4、轴流式水轮机

ZZ560—LH—1130 ZZ：轴流转桨式水轮机 560：转轮型号 LH：立式混凝土蜗壳 1130：表示转轮直径为1130厘米5、冲击式水轮机 CJ47—W—170/2X15.0 CJ：冲击式 W：卧轴 170：转轮直径170cm 2：2个喷嘴

水轮机工作原理

第三章 水轮机工作原理 本章教学要求： 1． 了解水流在反击式水轮机中的运动规律； 2． 熟练掌握水轮机的速度三角形及其作用； 3． 熟练掌握水轮机的基本方程极其意义； 4． 掌握水轮机效率的定义； 5． 掌握水轮机在最优工况、非最优工况下的运行特点。 第一节 水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、蜗壳中的水流运动 反击式水轮机蜗壳的主要作用是以最小的水力损失把水流引向转轮前的导水机构，并使水流能均匀而轴对称地进入导水机构，同时，让水流具有一定的速度环量，以提高作用于工作轮上的有效水能及转轮的运行稳定性。蜗壳的水力设计就是以完成蜗壳的上述任务为前提。而蜗壳中的水流运动规律又取决于蜗壳的内壁轮廊线，故蜗壳内壁轮廓线的形状控制了蜗壳内的水流运动规律。 关于蜗壳中的水流运动规律，一般认为有两种形式。根据设计者的意图，设计出来的蜗壳形状也稍有不同。这两种规律是： 1．蜗壳断面的平均速度周向分量均u V 为常数的规律 常数均==0V V u （3-1） 式中0V 为蜗壳进口断面的水流速度。 2． 蜗壳中水流按等速度矩规律运动。即位于蜗壳内任一点水流速度的切向分量u V 与该点距水轮机轴线的半径r 的乘积不变。 C r V u ==?常数 （3-2） 式中u V ——某一点水流速度的圆周分量，见图3-1所示； r ——研究点距水轮机轴线的半径。 图3-1 蜗壳中的水流运动 实践证明，水轮机按“等速度矩规律”设计的蜗壳性能较好。“等速度矩”规律对蜗壳中的水流运动作如下假设： 1．忽略水流粘性及与管壁的磨擦损失。 2．蜗壳内壁是光滑的，认为蜗壳中的水流运动是无旋流动。 3．蜗壳中的水流运动是以水轮机轴为对称的运动。即蜗壳内水流速度V ，压力P 等运动要素有：0,0=??=??θ θP V 。 因此，蜗壳内的水流运动为理想液体作轴对称流动。 由式3-2可知，蜗壳中距水轮机轴线半径相同的各点，其水流切向速度u V 相等；蜗壳中距水轮机轴线半径不同的点，其切向速度u V 与半径r 成反比。 蜗壳中各断面所通过流量变化规律。为了提高机组的运行稳定性，使蜗壳中的水流能均匀地，轴对称地进入导水机械及转轮，要求通过蜗壳各断面的流量均匀地减小。 设通过水轮机的全部流量为Q ，则通过蜗壳任一断面的流量i Q ，为：

第二章 水轮机类型与构造

本篇重要内容：水轮机(The hydraulic turbine) 水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。研究的目的是充分利用水能资源，为厂房布置设计作准备。 第二章 水轮机类型与构造 第一节水轮机基本类型、特点、适用条件 一、水轮机的基本类型 （一）按主轴装置方式划分 1. 立式水轮机：水轮机主轴竖直安装；大中型水轮机均采用该装置方式。 2. 卧式水轮机：水轮机主轴水平安装；小型或微型水轮机采用。 （二）按能量转换特征 水轮机是水电站的主要动力设备之一。根据能量转换的特征，可将水轮机分为反击式、冲击式两大类。各种类型水轮机按照其水流方向和工作特点不同又有如下不同的形式。 ???? ?? ???? ??? ?? ? ????? ?? ? ?双击式斜击式水斗式（切击式）冲击式斜流式贯流转桨式） 贯流式（贯流定桨式，轴流转桨式）轴流式（轴流定桨式，混流式 反击式水轮机 二、水轮机的特点及适用条件 （一）反击式水轮机的特点及适用条件 特点:（1）水流流经转轮时，水流充满整个转轮叶片流道，利用水流对叶片的反作用力，即叶片正反面的压力差使转轮旋转； （2）主要利用水流的势能和动能，主要是利用水流的势能； （3）水轮机在工作工程中，转轮完全浸没在水中。 反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为混流式、轴流式、斜流式、贯流式四种。 1、混流式（法郎西斯式）：水流径向流入转轮，轴向流出。 适用范围：H=30~700 m , 单机容量：几万kW~几十万kW 优点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。

2、轴流式（卡普兰式）：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。 (a)、轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用H、Q变化不大的情况（工况较稳定），H：3~50m。 (b)、轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适用水头流量的变化，高效率区广，大中型电站多采用。H：3~80m。（葛洲坝：17万kW、12.5万kW，Hr=27m）。 混流式转轮轴流定桨式转轮 3、斜流式（法国德里亚齐式）：水流斜向流进、流出转轮。转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。兼有轴流转浆式运行效率高，混流式水轮机汽蚀性能好、强度高的优点。适用水头范围H=40~200m。是具有可逆性的水泵―水轮机，广泛地用于抽水蓄能电站，因其结构复杂很少用于小型水电站。 斜流式 4、贯流式水轮机（卧轴流式）

水轮机工作原理word版

第二章水轮机的工作原理 第一节水流在反击式水轮机转轮中的运动 一、复杂的空间非恒定流 水轮机内的水流运动是复杂的空间非恒定流 1) 水头、流量在不断变化 2) 叶片形状为空间扭曲面，水流在两叶片之间的流道内为复合运动，流速的大小、方向在不断地变化，而转轮本身也在运动。 二、恒定流状态 水轮机在某一工作状况时，(H、Q、N、η不变)，水流在水轮机的蜗壳、导水叶及尾水管中的流动是恒定流。 水流在转轮内的流动相对于转轮旋转坐标而言，也是恒定流。 水流在转轮中的运动非常复杂，上述假定可以简化分析。 三、水流运动是空间三元流 水流运动规律用速度三角形表达 = + V——水流绝对流速（相对于地球） U——水流随转轮旋转牵连流速 W——水流沿叶片流动的相对流速 用速度三角形分析水流运动的方法是研究转轮流速场的重要方法。 对于混流式水轮机，可以认为任一水流质点在转轮中的运动是沿着某一喇叭形的空间曲面(称之为流面)而作的螺旋形曲线运动。 流面即由某一流线绕主轴旋转而成的回旋曲面。在整个转轮流道内有无数个这样的流面。 流面上每一个进口点的速度三角形是相同的；每一个出口点的速度三角形也是相同的。

根据恒定流假定可知，任一水流质点在转轮进口的运动状态及其流动到转轮出口的运动状态可由同一时刻该流面上任意进、出口点的速度三角形表示。 速度与分速度的空间矢量关系 第二节 水轮机工作的基本方程式 一、动量矩定理 单位时间内水流对转轮的动量矩改变，应等于作用在该水流上的外力的力矩总和。即： ) (2211r V r V g Q M u u e -= γ

其中M 为水流对转轮的力矩，方程右端为水流本身速度矩的变化。该式表达了水轮机中水流能量转换为旋转机械能的平衡关系。 二、水轮机的基本方程 在稳定工况下(n 、Q 、H 均不变)，转轮内的水流运动时相对的恒定流，因此转轮的出力为： ?γ?)(2211r V r V g Q M N u u e e -= =)(2211u u e V U V U g Q -= γ s e e H Q N ηγ= 所以，水轮机的基本方程为： 2211u u s V U V U g H -=η 该方程式对反击式、冲击式水轮机均适用。 三、基本方程的物理意义 方程的实质：由水流能量转换为旋转机械能的平衡方程，方程左边为转换成的机械能。 水流与叶片相互作用，使得水轮机做功。水流通过水轮机时，叶片迫使水流动量矩发生变化，而水流以反作用力作用在叶片，从而使转轮获得力矩。 水能转变为旋转机械能的必要条件：水流在转轮出口的能量小于进口处的能量，即转轮的进口和出口必须存在速度矩的差值。 第三节 水轮机的效率及最优工况 一、水轮机的效率(efficiency) 水轮机的能量损失导致N < N s ，效率η<1 效率是由水力效率、流量效率、机械效率组成 1. 水力损失(head loss)及水力效率 蜗壳、导叶、转轮、尾水管 —— 沿程损失 旋涡、 脱流、 撞击 —— 局部损失 水轮机的水力效率为: H H H H H e H =??∑-= %100η

起动机构造与工作原理

项目二起动系统单元一——起动机的构造与工作原理 教学目的要求： 通过教学掌握起动机的组成、分类、型号识别、起动性能、工作过程和工作原理。熟悉直流电动机中的通用型和减速型起动机结构特点及工作过程。 教学重点、难点： 起动机结构、工作原理 主要教学内容： 1、起动机的组成、分类和型号 2、起动机的起动性能和工作特性 3、通用型起动机的构造 4、直流电动机 5、传动机构 6、控制装置 7、减速型起动机 复习旧课： 交流发电机和调节器的使用和维护： 1、安装 2、使用注意事项 3、检查 4、零部件检修 5、常见故障及修理 6、电路分析 导入新课： 发动机最初的动力来源？

一、起动机的组成分类和型号 1、组成： 直流电动机－－产生电磁转矩 传动装置（啮合机构）－－起动时，啮合传动；起动后，打滑脱开控制装置（电磁开关）－－接通、切断电动机与蓄电池之间的电路2、分类 （1）按控制装置分为： 直接操纵式 电磁操纵式 （2）按传动机构的啮合方式分为： 惯性啮合式－－已淘汰 强制啮合式－－工作可靠、操纵方便、广泛应用 电枢移动式－－结构较复杂，大功率柴油车 齿轮移动式－－电磁开关推动啮合杆 减速式－－质量体积小，结构工艺复杂 3、型号 （1）产品代号： QD－－表示起动机 QDJ－－表示减速起动机 QDY－－表示永磁起动机 （2）电压等级：1－12V；2－24V （3）功率等级：1－0~1KW；2－1~2KW ;9－8~KW （4）设计序号 （5）变型代号：拼音大写字母表示，多表示电气参数的变化

QD1225－－12V，1~2KW，第25次设计，普通式起动机 二、发动机的起动性能和工作特性 1、发动机的起动性能评价指标有： （1）起动转矩 （2）最低起动转速 （3）起动功率 （4）起动极限温度 1、起动转矩 起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力。 起动阻力包括： （1）摩擦阻力矩 （2）压缩阻力矩 （3）惯性阻力矩 2、最低起动转速 （１）在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机一般约为50~70r/min，最好70~100 r/min以上。（２）起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速： 若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行程的散热损失和 漏气损失增加，导致发动机不能起动。 3、起动功率 起动机所具有的功率应和发动机起动所必需的起动功率相匹配。 而蓄电池的容量与起动机的容量应成正比 P=(450~600）P/U 4、起动极限温度 当环境温度低于起动极限温度时，应采取起动辅助措施： （1）加大蓄电池容量 （2）进气加热 （3）电喷车低温补偿 2、起动机的工作特性 1、起动机工作特性图

三峡大坝水轮机发电原理

液力传动与流体机械项目: 三峡大坝水轮机发电原理 汇报人：刘宝 张文辉 赵俊伟 吕九九 指导教师：赵静一 燕山大学机械工程学院 2012年9月

目录 一、水力发电简介 (3) 二、三峡水轮机组简介 (5) 三、混流式水轮发电机结构 (7) 四、混流式水轮机的工作原理 (10)

一、水力发电简介 水是自然中最有用的动力，因为它最容易被掌控。流水可经由水闸或管线被输送，更重要的，一条流可藉水坝区隔成能容纳大量水的水库，当需要时便释出其所需的量。水力常被规划成水力发电厂，通常建基于大型的水坝，最佳的地理位置是在高山地区且狭窄而两侧陡峭的河谷，水坝建于如此的河谷可以产生超过100公里长的蓄水库。大规模的计划或许就不只一个简单的水坝和蓄水库。在澳洲的雪山，雪河的水藉由一连串的地下通道，转至十六个发电厂。水力亦被用来储存其他发电厂多余的能量，这可所谓的抽蓄发电厂来处理，及使用两个分离且不同水平面的蓄水库。正常运作下，位置较高的水库的水被用来驱动涡轮产生电，而经过涡轮的水便储存在较低的水库。一但有多余的电，便被用来抽取较低水库的水回到较高的水库。电力的需求在白天时达到最高点，这亦意味着，大多数的发电站，抽水的工作通常在夜间完成。 水力发电是利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，就是利用流水量及落差来转动水涡轮。再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。 水轮机由古代的水轮、水车演变而来，其工作流程为上游水库中的水经大坝引水管，流入坝体下方发电厂房的蜗壳、导水机构及水轮机转轮中，将势能转化为推动转轮叶片旋转的动能。转轮通过主轴与发电机转子联轴，带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈，利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电，再经过变压器升压通过输电线路将电力输出到电网中。水轮机中作完功的水则通过大坝尾水管排向下游。 水轮机按工作方式可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。反击式水轮机又可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。三峡电站采用的混流式机组是使用最广泛的一种。1827年法国工程师B.富尔内隆制成6马力的反击式水轮机，1849年经美国工程师J.B.弗朗西斯设计改进，形成了现代混流式水轮机，故称为弗朗西斯水轮机。1850年出现冲击式水轮机。1880年美国工程师L.A.佩尔顿取得水斗型冲击式水轮机的专利，世人称之为佩尔顿水轮机。1912年奥地利工程师V.卡普兰设计出第一台转桨轴流式水轮机，被称为卡普兰水轮机。到20世纪40-50年代又相继出现贯流式和斜流式水轮机，同时水轮机又发展为水泵水轮机，应用于抽水蓄能电站。随着二战后水电开发的进展，水轮机的性能和结构日趋完善，功率有了大幅提高。 利用天然水流为资源。水力发电则系利用筑坝蓄水，昼夜取舍，不尽不竭，既便利又为经济。故近五十年来，世界各国发电，多由火力侧重于水力，都在努力开发水力资源。美国全国发电量最初用火力者在百分之八十以上，至目前为止，水力已占将及半数，由此可见开发水力之重要。而在燃料缺乏之国家，如瑞士、意大利等国，更须大量开发水力发电，以补其缺。

水轮机课程设计

目录 第一章基本资料 (1) 第二章机组台数与单机容量的选择 (2) 第三章水轮机主要参数的选择与计算 (5) 第四章水轮机运转特性曲线的绘制 (10) 第五章蜗壳设计 (13) 第六章尾水管设计 (17) 第七章心得体会 (20) 参考文献 (20) 第一章基本资料 基本设计资料 黄河B水电站是紧接L水电站尾水的黄河上游的一个梯级水电站。水库正常蓄水位2452 m，电站总装机容量4200 MW，额定水头205 m。 经水能分析，该电站有关动能指标如表1所示： 表1 动能指标 第二章机组台数与单机容量的选择 水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案，选择机组台数与单机容量时应遵循如下原则： 机组台数与工程建设费用的关系 在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减小。通常小机组单位千瓦耗材多、造价高，相应的主阀、调速器、附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，整体设备费用高。另外，机组台数多，厂房所占的平面尺寸也会增大。一般情况下，台数多对成本和投资不利。因此，较少的机组台数有利于降低工程建设费用

机组台数与设备制造、运输、安装以及枢纽安装布置的关系 单机容量大，可能会在制造、安装和运输方面增加一定的难度。然而，有些大型或特大型水电站，由于受枢纽平面尺寸的限制，总希望单机容量制造得大些。 机组台数对水电站运行效率的影响 水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。机组台数不同，水电站平均效率也不同。机组台数较少，平均效率越低。机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，以是电站保持较高的平均效率。但机组台数多到一定程度，再增加台数对水电站运行效率增加的效果就不显着。当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率。当水电站担任系统尖峰负荷并且程度调频任务时，由于负荷经常变动，而且幅度较大，为使每台机组都可以在高效率区工作，则需要更多的机组台数。 另外，机组类型不同，高效率范围大小也不同，台数对电厂平均效率的影响就不同。对于高效率工作区较窄的，机组台数应适当多一些。轴流转浆式水轮机，由于单机的效率曲线平缓且高效区宽，台数多少对电厂的平均效率影响不明显；而混流式、轴流定浆式水轮机其效率曲线较陡，当出力变化时，效率变化较剧烈，适当增加台数可明显改善电厂运行的平均效率。 机组台数与水电站运行维护的关系 机组台数多，单机容量小，水电站运行方式较灵活机动，机组发生事故停机产生的影响小，单机轮换检修易于安排，难度也小。但台数多，机组开、停机操作频繁，操作运行次数随之增多，发生事故的几率也随之增高，对全厂检修很麻烦。同时，管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高。故不能用过多的机组台数。 机组台数与其他因素的关系 对于区域电网的单机：装机容量较小≯15%系统最大负荷（不为主导电站）；装机容量较大≯10%系统容量(系统事故备用容量)，因而，单机容量与台数选取不受限制。 根据设计规范要求，机组单机容量应以水轮机单机运行时其出力在机组的稳定运行区域范围内确定为原则。不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域如表1。 表2 不同型式的水轮机的稳定运行负荷区域

水轮机分类

水轮机分类 一、水轮机分类 水轮机是将水能转换成机械能的一种原动机。它驱动发电机，将旋转的机械能转变为电能。水轮机和发电机的联合体又称水轮发电机组（简称机组）。水轮机的工作状况取决于水电厂的工作水头和流量。由于水头和流量的变化范围很大，因而水轮机的类型也很多。 （一）按水流能量转换特征分类 按水流能量转换的特征，水轮机可分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。 反击式水轮机特点是：转轮位于水流流经的整个通道中，在同一时间内，所有转轮叶片的通道都有水流通过。水流流经叶片通道后，流速大小和方向都发生了变化，这种变化反映了水流的动量的变化。这个动量的变化是转轮作用于水流产生的，因而水流对转轮有个反作用力，这个反作用力推动转轮旋转。这种利用水流的反作用力推动转轮旋转的水轮机，称为反击式水轮机。 冲击式水轮机的特点是：当水流流经转轮时，不像反击式水轮机那样整个转轮位于水流流经的通道中，只有部分转轮叶片充满了水，其余部分则处在大气之中。水流以射流形式冲击转轮。冲击式水轮机实际上是利用水流的动能推动转轮旋转。而且在同一时间内水流只冲击着部分水斗。所以利用水流冲击的动能推动转轮旋转的水轮机，称为冲击式水轮机。 反击式水轮机多用于中、低水头水电厂，冲击式水轮机多用于高水头水电厂。 （二）按水轮机结构形式分类 水轮机按结构形式的不同又可分为以下几种类型：

二、混流式水轮机的构造 混流式水轮机又称法兰西斯水轮机，是目前应用最广泛的一种水轮机。其所以称之谓混流式是因为水流在转轮中的流动过程是辐向进轴向出。大中型混流式水轮机一般为立式装置，小型为卧式装置。立式装置有利于尾水管的布置，也便于机组的安装和检修，可减小厂房的平面尺寸。大型混流式水轮机适用于水头1/—;//3，单机容量已由几十千瓦发展到几十万千瓦，白山水电厂采用我国自行设计制造的单机容量为6//<9 的混流式水轮发电机。

气动马达工作原理教学内容

气动马达工作原理

气动马达工作原理 气动马达是一种作连续旋转运动的气动执行元件，是一种把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，其作用相当于电动机或液压马达，它输出转矩，驱动执行机构作旋转运动。在气压传动中使用广泛的是叶片式、活塞式和齿轮式气动马达。 ※活塞式气动马达的工作原理 主要由：马达壳体、连杆、曲轴、活塞、气缸、配气阀等组成。压缩空气进入配气阀芯使其转动，同时借配气阀芯转动，将压缩空气依次分别送入周围各气缸中，由于气缸内压缩空气的膨胀，从而推动活塞连杆和曲轴转动，当活塞被推至“下死点”时，配气阀芯同进也转至第一排气位置。经膨胀后的气体即自行从气缸经过阀的排气孔道直接排出。同时活塞缸内的剩余气体全部自配气阀芯分配阀的排气孔道排出，经过这样往复循环作用，就能使曲轴不断旋转。其功主要来自于气体膨胀功。 Piston pneumatic motor principle of work Mainly consists of: motor shell, connecting rod, crankshaft, piston and cylinder, valve, etc. Compressed air into the air with its core, with rotation by air, will be the core of compressed air into the surrounding air cylinder respectively, due to the expansion of compressed air in cylinder, so as to promote the piston and crankshaft connecting, when the piston is pushed down dead spots ", with the core with air exhaust to first place. The expansion of the gas automatically from the exhaust duct cylinder valve directly after discharge. While the residual gas piston cylinder valve core with all the vent duct, corundum, through such reciprocating cycle can make the crankshaft constantly rotating. Its function mainly comes from the gas expanding power.

水轮机作业

第一章绪论（一）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 ____________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_____________、_____________ 和_____________三种。（三）问答题 1.水轮机有哪些类型?划分类型的依据是什么?各类水轮机的适用范围是什

么？ 2.混流式与轴流式水轮机主要不同点有哪些？其适用范围有什么不同？ 3.简述各类水轮机转轮区水流的流动与转轮的结构特点。 4.水轮机的基本工作参数有哪些？有何含义？它们的代表符号和单位是什么？ 5.反击式与冲击式水轮机各有哪些过流部件?各有何作用? 6.水电站和水轮机的特征水头都有哪些？它们之间有何区别？ 7．冲击式水轮机的特点是什么？类型有哪些？试说明冲击式水轮机适合高水头的原因？ 8．反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？ 9．贯流式水轮机的特点是什么？类型有哪些？ 10．灯泡贯流式水轮机有哪些优点？简述灯泡贯流式水轮机基本组成部分。 11．灯泡贯流式机组的布置形式有几种，各自的适用条件是什么？ 12．灯泡贯流式机组与立式机组有何区别，相比较其优点是什么？ 13．喷管的作用是什么，其型式有几种？折向器和分流器的作用是什么，二者有何区别？ 14.水轮机的型号如何表示?各部分代表什么意义? 15．解释水轮机型号：?HL160-LJ-520、 ZZ560-LH-800、GD600-WP-250、 2CJ30-W-120/2×10。 16．了解我国已建及正在建的大型水电站的机组的单机容量和适用水头。 （四）计算题 1．某水轮机的水头为18.6m ，流量为1130m 3/s ，水轮机的出力为180MW ，若发电机效率97.0=g η，求水轮机的效率和机组的出力g P 。 2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为a P 310650?，压力表中心高程为887m ，压 力表所在钢管内径D = 6.0m ，电站下游水位为884m ，水轮机流量Q = 290 m 3/s ，若水轮机的效率%92=η，求水轮机的工作水头与出力。

汽车起动机的工作原理

汽车起动机的工作原理 一、概述 1．启动机功用汽车发动机是靠外力启动的，必须依靠外力使曲轴旋转，并要求曲轴的旋转达到一定的转速，才能启动内燃机。汽车发动机常用的启动方式有人力启动和电力启动机启动两种。 人力启动(手摇)最简单，但劳动强度大，且不安全，目前只作为后备启动方式。电力启动机启动具有操作方便、启动迅速可靠、有重复启动能力等特点，因而被广泛采用。用于启动内燃机的电动机及附属装置，叫作启动装置o -2．对启动电动机的基本要求

(1)必须有足够的转矩和转速转矩和转速是对电动机最主要的要求，因为： 1)要带动发动机旋转，必须克服发动机的阻力矩。发动机的阻力矩与发动机的工作容积、汽缸数、压缩比等有关。对于构造一定的发动机来说，当温度降低时，润滑油的黏度增大，阻力矩显著增加；在启动加速过程中，还要克服各运动机件的惯性力，故启动电动机必须具备足够的转矩。’ 2)要保证启动发动机除具备足够转矩外，还必须使发动机的转速升至一定程度。因为转速过低时，对于化油器式发动机来说．化油器中的气流速度过低，低压程度过．小，汽油不易喷出，也不易雾化，造成混合气过稀，发动机便不能发动。当温度较低(在冬天)时，雾化条件变坏，混合气变得更稀，启动更加因难。一般要求化油器发动机的启动转速应在40,．-50转／分以上。 (2)转矩应能随转速的升高而降低因为在启动之初，曲轴由静止开始转动时，机’件作加速度运动须克服很大的静止惯性力，同时各摩擦部分处于半干摩擦状态，摩擦阻力较大，这时需要较大的启动转矩，才能带动发动机转动，并使转速很快升高，但随着曲轴转速升高，加速阻力减小，油膜也逐渐形成，所需的转矩相应减小，而当曲轴转速升至启动转速，发动机一旦发动后．自己就能够独立工作，就不需要电动机带着转动了。所以，希望转矩能随着转速的升高而降低。 3．启动机的组成与分类 (1)启动机的组成电力启动机都是由直流串励式电动机、传动机构和控制装置三大部分组成(见图1)。 1)直流串励式电动机，其作用是产生电磁转矩。 2)传动机构(或称啮合机构)，其作用是：在发动机启动时，使启动机小齿轮啮入飞轮齿圈，将启动机转矩传给发动机曲轴；而在发动机启动后，使启动机自动脱开飞轮齿圈。 3)控制装置(即开关)用来接通与截断启动机与蓄电池间的电路。 常见发动机的启动装置是以蓄电池为电源的直流电动机，其电动机的启动动力必须超过发动汽缸的压缩压力及其他摩擦阻力；必须具有足够的启动转矩，以便使发动机达到规定的转速。在满足上述要求的情况下，启动装置应尽可能小型轻量化。为此，启动装置除必须有直流电动机和附属装置外，还应有把电动机的动力传递给发动机的动力传递机构。动力传递机构由转矩齿轮(飞轮上的齿环)和电动机轴上的小齿轮及行星减速机构

水轮机构造

第一篇水力机械 水轮机+ 发电机：水轮发电机组 功能：发电 水泵+ 电动机：水泵抽水机组 功能：输水 水泵+ 水轮机：抽水蓄能机组。 功能：抽水蓄能 水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。 第一章水轮机概述 第一节水轮机的工作参数 水轮发电机组装置原理图 定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，工作力矩M、机组转速n。 一、水头(head) 1. 毛水头(nominal productive head)

H M =E U -E D =Z U - Z D 2. 反击式水轮机的工作水头 毛水头 - 水头损失=净水头 H G =E A - E B =H M - h I -A 3. 冲击式水轮机的水头 H G =Z U - Z Z - h I-A 其中Z U 和Z Z 分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。 4. 特征水头(characteristic head) 表示水轮机的运行范围和运行工况的几个典型水头。 最大工作水头： H max =Z 正-Z 下min -h I-A 最小工作水头： H min =Z 死-Z 下max -h I-A 设计水头(计算水头) H r ：水轮机发额定出力时的最小水头。 平均水头： H av =Z 上av -Z 下av 二、流量(m 3/s)(flow quantity) 单位时间内通过水轮机的水量Q 。 Q 随H 、N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定； 当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。 在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r 三、出力与效率(output and efficiency) 1. 出力(水轮机的输出功率)N ： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：QH QH N w 81.9==γ 水轮机的输出功率：ηηQH N N w 81.9== 2. 效率： η=N /N w ，一般η=80%~95% 四、工作力矩和转速 水轮机的出力可以用旋转机械运动公式来表达

汽车起动机的构造及其工作原理简介

汽车起动机的构造及其工作原理简介 汽车发动机的起动离不开起动机，其控制装置包括点火起动开关、起动继电器和电磁开关等部件，其中的电磁开关与起动机是在一体的。 一、关于起动继电器 起动继电器由电磁铁机构和触点总成组成。线圈分别与壳体上的点火开关端子和搭铁端子“E”连接，固定触点与起动机端子“S”连接，活动触点经触点臂和支架与电池端子“BAT”相连。起动继电器触电为常开触点，当线圈通电时，继电器铁心便产生电磁力，使其触点闭合，从而将继电器控制的吸引线圈和保持线圈电路接通。 二、关于电磁开关 1. 结构特点 电磁开关主要由电磁铁机构和电动机开关两部分组成。电磁铁机构由固定铁心、活动铁心、吸引线圈和保持线圈等组成。固定铁心，顾名思义是固定不动的，活动铁心则可以在铜套里做轴向移动。活动铁心前端固定有推杆，推杆前端安装有开关触盘，活动铁心后段用调节螺钉和连接销与拨叉连接。铜套外面安装有复位弹簧，作用是使活动铁心等可移动部件复位。电磁开关接线的端子的排列位置如图所示 2. 工作原理

当吸引线圈和保持线圈通电产生的磁通方向相同时，其电磁吸力相互叠加，可以吸引活动铁心向前移动，直到推杆前端的触盘将电动开关触点接通势电动机主电路接通为止。 当吸引线圈和保持线圈通电产生的磁痛方向相反时，其电磁吸力相互抵消，在复位弹簧的作用下，活动铁心等可移动部件自动复位，触盘与触点断开，电动机主电路断开。 三、示例：东风EQ1090型汽车起动电路 东风EQ1090型汽车使用的是QD124型起动机，为电磁控制强啮合式起动机，采用滚动式单向离合器、驱动齿轮为11齿，额定功率为1.5kw，其起动电路如图10-4所示，包括控制电路和起动机主电路。 1. 控制电路 控制电路包括起动继电器控制电路和起动机电磁开关控制电路。 起动继电器控制电路是由点火开关控制的，被控制对象是继电器线圈电路。当接通点火开关起动挡时，电流从蓄电池政界经过起动机电源接线柱到电流表，在从电流表经点火开关，继电器线圈回到蓄电池负极。于是继电器铁心产生较强的电磁吸力，是继电器触点闭合，接通起动机电磁开关的控制电路。 2. 主电路 电磁开关接通后，吸引线圈3和保持线圈4产生强的电磁引力，将起动机主电路接通。电路为：蓄电池正极→起动机电源