关于编写《水力发电技术知识 丛书》的说明 为了水力发电战线广大职工学习科学技术,适应现代化 水电建设和生产的需要,中国水力发电工程学会组织编写了 一套《水力发电技术知识丛书》,丛书是从普及水力发电科 学技术知识的角度出发,着重介绍水力发电的基本概念和基 础知识,对我国在实践中取得的经验和国外水平以及发展前 景也作了适当介绍。 读者对象以具有中等学校文化程度以上的各级管理部 为主,使他们能系统地了解水力发电的科技知识,不断提高 业务能力和管理水平。对于中等学校文化程度的技术工人, 也可通过学习本丛书为学习专业技术打下初步基础,并在工 作中不断提高技术水平。对于有某种专业的技术部,也可 了解其他相邻专业的一般知识 本丛书共分二十五个分册 第一分册水力发电概况 第二分册水能规划和综合利用 第三分册水能经济 第四分册水电工程地质 第五分册水电工程勘测 第六分册水文测验和水文计算 第七分册坝泄洪和进水建筑物 第八分册小水工程及发电厂房 第九分册过船过鱼过木建筑物
第十分册水I机俄设备 第+-…分斯水工建筑物的运行维护和观测 第十二分刑水工程的施工组织和管理 筹十三分册水工混凝土工程施工 第十四分册土石工程及地下工程施工 第于五分册施℃导流工程 第十六分册水轮机和辅助设备 第十七分册发电机和电气设备 第十八分册水电站集中控制、继电保护和自动化 第十九分册机电设备的安装 第二分册机电设备的运行维护 第二十一分册水电站水库调度 第二十二分册水电站经济运行 第二十三分册小型水电站 第二十四分册抽水蓄能电站 第二十五分册潮汐电站 本丛书各分册承蒙从事水电事业的有关单位和院校的专 家教授大力支持,花了大量时和精力进行编写和审校,特 此一并致谢 《水电发电技术知识丛书》编辚委萸会 1982年8月
前言 本分册主要内容为水轮机的结构概述;水轮机的工作参 数;水轮机的特性和选型以及水轮发电机组的辅助设备。 本分册第一至第三章由程良骏編写,第四章由青长庚编 写。承蒙于开泉、赵士云同志仔细,认真的审阅,并提出了 许多宝贵的意免,编者表示衷心的感谢! 由于篇幅有限,未能全面深人阐述。不周和错误之处请 读者指正 者
目录 关于编写《水力发电技术知识丛书》的说明 前宣 第一章概述… ……1 第一节水电站中的水轮机和辅助设备的功用………… 第二节水轮机结构概述………………………………… 第二章水轮机的工作参数… ……27 第一节水轮机的工作水头 27 第二节水轮机的流量… ……30 第三节水轮机的功率和效率 第四节水轮机的转速 第五节水轮机的标称直径…… …32 第三章水轮机的特性与选型 34 第一节水轮机特性的意义…………… 第二节水轮机的主要特性线…………………………………42 第三节水轮机的初步选型………………… ……47 第四章水轮发电机组的辅助设备 第一节调速设备 第二节调节保证计算………… 第三节进水阀………… 第四节供水设备………………………… 第五节排水设备 第六节油务设备 4·, 第七节压缩空气设备 ,A,4,,.、4 1 第八节监视测量仪表……… ,,、d中..、1,、, ……………74
弟九节起吊安装投备 75 第十节机修设备 77
第一章概述 第一节水电站中的水轮机 和辅助设备的功用 水电站中的水轮机是一种转换水流能量,使主轴旋转并 带动发电机发电的机器。为了及时把水引进水轮机或及时阻 止水流进水轮机,在水轮机前设有进口阀门。 由于电力系统中电流要求一定的周波,而周波又取决于 发电机的转速,发电机不管负荷如何改变都应保持一定的 转数为此带动发电机的水轮机配有调速设备 为了整个水轮机一发电机机组安全运转,还配备了供水 系统、排水系统、油系统、压缩空气系统以及起吊安装设 备、机修设备和监视量测仪表等辅助设备。 总之,水电站除了必须具备经济性、安全性和稳定性都 合乎要求的优质水轮机外,对整个水轮发电机组来说,还需 、、 要设置调速器及油压设备、供油及排油设备、冷却水供水设 备、刹车设备、截流设备、排水设备、起吊安装设备、监视 和维修设备等一整套辅助设备以满足机组在运行中的各种要 求小型水电站的水轮机和辅助设备可以适当的简化 第二节水轮机结构概述 任何类型的水轮机都有转轮,它直接与水流接触,转换 水流能量,使联接在一起的主轴或发电机转子旋转,是水轮 机的主要工作部件 1
根据转轮前后水流的压力是否相等的原则,把水轮机分 成所谓“反击型”和“冲击型”两大类。再参考转轮中水流 流动的形式,配合转轮的构造特征或水流作用于转轮上的方 向等条件,把两类水轮机分成下列各式 混流式(HL) 斜流式(ⅹL) 斜流定桨式(X) 斜流转桨式(xZ) 反击式 轴流式(D/轴流定桨式(ZD) l轴流转桨式(ZZ) 贸流式(GI)贯流定桨式(GD 贯流转桨式(Cz) 切击式(CJ)或冲斗式(CT) 冲击斜击式(XT式) 双击式(SJ式 环击式(HJ式) a (b) 图1-1水轮机装置型 4)开敞式,(b)封闭式
我们也可依一般习惯分别称反击型中的混流式为法 酉斯( Francis)式,轴流转桨式为卡普兰( Kaplan)式, 轴流定桨式为螺桨式;而冲击型中的切击式为倍尔登(Pel ton)式,斜击式为仇戈(Trgo)式,双击式为班扣( Banki 式,环击式为司芬切克斯〔 Sfinidexc)式。 由于同一型水轮机的转轮有各种各样的几何形式,我们 把不问直径但几何形状相似的转轮妇纳起来,称之为“系 列 水轮机的装置形式如图1-1所示,有开敞式和封闭式两 种。就转轴的位置来说,有立式和卧式之分,就转轮数目来 说又有单轮和多轮的区别,其多轮的装置如图1-2所示,可 供参考 混流式水轮机的构造概述 图￥-3是一现代大型水轮发电机组,任何反击型水轮机 都包含有工作部件即转轮、引水鄙怦、导水机构和尾水管四 大部件 1.转轮 混流式又称法兰西斯式。事实上这种水轮机早在1838年 就有了:到1847年经过美国人法兰西斯研究,其后又经过许 多人进一步的改良发展到现在已自成一个体系。这个体系的 特点,是水流经过转轮的流动方向在一定程度上可视作辐向 进入,然后轴向流出。图14是在不同水头下的混流式转 轮,是出上冠1,下环2和若于叶片3组成的 2.引水部舒 混流式水轮机的引水部件有明撙式、“鼓壳式”郎“罐 式”以及金属蜗壳式[图1-2中的(1)型]个别情况下,水头低 的混流式水轮机引水部件也有混凝土蜗壳式。我国系采用
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自 5°80 1-9500 图1-3混流式水轮机发电机组 1—座环;2一导水机构;3-转轮;4一顶整;5—主轴;6—主轴法 兰;7一发电机转子;8一推力轴承;9一下机架 中比 高比速 低比速 (5 图1-4混流式转轮 a)n-70~10;(b)"4200~300;(c),-30~800 1一上冠;2~下环;3一叶片