农业百科

水轮机

2023-04-15

简介

利用水流能量转变为旋转机械能的原动机。

类型 种类很多,主要区别在水的流向与转轮结构的不同。其分类如下:

反击式水轮机主要利用转轮进口处水流的压力能量进行工作。①混流式水轮机(图1),水流直接从水轮机四周经导叶后辐向进入转轮,使其旋转作功,然后沿轴向流出转轮,从尾水管泄至下游。由于水辐向流进,轴向流出,故称为混流式。②轴流式水轮机(图2),转轮为螺旋桨式,一般为四叶桨式,也有二、三或六叶者。水流沿轴进入水轮,推动转轮旋转,并沿轴流出。按轮叶结构分为定桨式,转桨式和半转桨式三种:定桨式桨叶不能调整;转桨式可依桨轴转动,当水头、出力变化时,桨叶可根据水流运动情况转动一定角度,始终保持最符合水流运动的倾斜位置,以减少水流能量损失,提高水轮机效率;半转桨式转桨需停机后,将轮叶安装角调整到0°、+5°、+10°或-5°。③贯流式水轮机,转轮与轴流式水轮机相同,实际上也是一种轴流式水轮机,只是水流进导叶到流出转轮不像轴流式中水流需改变方向,流道平直通畅,水力损失较小,效率较高。分为两种:全贯流式将发电机转子安装在水轮机转轮外圈,由于发电机的密封绝缘十分困难,很少使用;半贯流式的水轮机和发电机仍分成两独立部分,又分灯泡式(图3)、轴伸式(图4)、竖井式(图5)。灯泡式水轮机的轮壳和发电机相连,其结构简单。轴伸式与竖井式的水轮机轴较长,伸出尾水管或伸入竖井内与发电机相联。轴伸式的流道弯曲,效率略有降低。这两种结构比较牢固,支撑不易振动。

图1 混流式水轮机结构图

图2 轴流式水轮机结构图

图3 18千瓦灯泡贯流水轮发电机组结构示意图

图4 轴伸贯流式水轮机

图5 竖井贯流式水轮机

冲击式水轮机是使经压力水管引来的水,流经针阀,从喷嘴喷出,形成高速射流冲击轮叶,推动水轮机转动,然后由尾水渠排往下游。依轮叶形状和喷嘴放置位置而分水斗式、斜击式、双击式。①水斗式水轮机(图6),轮叶像勺斗,中间有一凸起锐缘,将轮叶对称分为两半,喷嘴设在转轮的平面中,对正锐缘,使射流均匀分开,撞击损失小,运转比较平稳。②斜击式水轮机(图7),喷嘴与转轮的平面成一角度。其结构简单,耗水量很小。③双击式水轮机,水由喷嘴射出后,冲击轮叶一次,然后穿过叶轮内部再次冲击叶轮下侧轮叶一次(图8)。

图6 水斗式水轮机

图7 1.5千瓦简易微型斜击式水轮发电机组

图8 双击式水轮机(闸板调速)

主要参数 水轮机的主要参数有: ①水头H(米),即水轮机进、出口水位高度差。②流量Q(米3/秒),即单位时间内流经水轮机排水量。③水轮机出力N(千瓦),表示水流的能量,N=9.81QHη,式中Q为设计流量;H.为平均水头;η为水轮机效率,小型水轮机在82%以下。④转速n(转/分)。⑤比速ns,即工作水头为1米,水轮机功率为1千瓦时,水轮机的转速。

适用条件 反击式水轮机适用于低水头,大流量,冲击式适用于高速水流。中、小型适用条件见表。

中、小型各类水轮机适用条件

调速装置 调节进入水轮机的水量,控制水轮机转速的装置,是水轮机的重要组成部分,其结构有多种型式,可根据水轮机的类型选择相应的调速装置。

英文

hydraulic turbine