佩尔顿水轮机------冲击式水轮机
第四节 水轮机的参数、牌号、标称直径
一、水轮机工作参数
水轮机的工作参数表明水轮机性能和特点的一些数据，主要包括水头、流量、出力、转速、效率等。
反击式：水轮机进口断面为蜗壳进口，出口断面为尾水管出口；冲击式：进口断面为喷嘴，出口断面为转轮出口。
（一）水头（H ）
水轮机水头又叫净水头，工作水头，它是指水轮机进、出口断面的比能差。常取蜗壳进口断面为水轮机进口断面，尾水管出口断面为水轮机出口断面。
=H w h E E --下上
即水轮机工作水头=电站毛水头（上下游水位差）–压力引水系统中水头损失。
通常用几个特征水头来表示水轮机的运行工况与运行范围。常用特征水头为最大水头max H 、最小水头min H 、加权平均水头a H 、设计水头p H 。
1、最大水头max H
水轮机运行过程中允许出现的最大净水头，由水轮机叶片强度和气蚀条件影响，水轮机选型时，常用水库正常畜水位或设计洪水位（无压引水式水电站为压力前池正常水位）与下游最低水位（1/3装机容量或一台机组满载运行时相应的尾水位）之差减去引水系统损
失所得的净水头为max H 。
2、最小水头min H
水轮机运行中允许出现的最小净水头，由机组效率和运行稳定性确定。选型时，常用水库死水位（无压引水为前池正常水位）与下游高水位（全部机组或电站以保证出力工作时的下游尾水位）之差减去引水系统损失所得的净水头为min H 。
3、加权平均水头a H
为水电站历年各月（月、日）净水头出力或电能的加权平均值。
n
n n n a H N N N H N H N H N H +???+++???++=212211 或n n n a E E E H E H E H E H +???+++???++=
212211 式中i H 、i E 、i N 分别为计算时段的平均值。
4、设计水头p H
水轮机发出额定出力的最小净水头。选型时，应通过经济动态评价确定，初算时，可用：河床或水电站：p H =0.9a H ；坝后或水电站p H =0.95a H
（二）流量（Q ）
单位时间内通过水轮机的水量，以Q 表示，单位m 3/s 。Q 是一随水轮机的水头和出力的变化面变化的参数。设计水头下水轮机发出额定出力时水轮机过水流量为设计流量Q 设。
（三）出力（N ）
指水轮机主轴输出的功率；以N 表示，单位KW 。ηQH N 81.9=，其中η为水轮机的效率。
（四）效率η
水流传给水轮机的功率（水轮机输入功率）s N 和水轮机传给发电功率N （即水轮机输出功率）两者并不完全相同，由于水轮机存在能量损失，因此总存在N
%100/?=s N N η
故 ηQH N 81.9=（KW ）
（五）转速（n ） 指水轮机主轴每分钟的转数，以n 表示，单位为r/min
水电厂的发电机都为同步电机，它能把原动机（水轮机）的机械能转变成电能，通过输电线路等 设备 送往用户。我们知道，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心时固定不动的，称为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极时转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z ，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生 恒定的磁场。当
转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。
导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机
就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称
为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。为
了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生
恒定的磁场。当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势
将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。小型发电机也有用风车或其他
机械经齿轮或皮带驱动的。
发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率，也能提供无功功率,可满足各种负载的需要。异步发电机由于没有独立的励磁绕组，其结构简单，操作方便，但是不能向负载提供无功功率，而且还需要从所接电网中汲取滞后的磁化电流。因此异步发电机运行时必须与其他同步电机并联，或者并接相当数量的电容器。这限制了异步发电机的应用范围，只能较多地应用于小型自动化水电站。城市电车、电解、电化学等行业所用的直流电源，在20世纪50年代以前多采用直流发电机。但是直流发电机有换向器，结构复杂，制造费时，价格较贵，且易出故障，维护困难，效率也不如交流发电机。故大功率可控整流器问世以来，有利用交流电源经半导体整流获得直流电以取代直流发电机的趋势。
同步发电机按所用原动机的不同分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机3种。它们结构上的共同点是除了小型电机有用永久磁铁产生磁场以外，一般的磁场都是由通直流电的励磁线圈产生，而且励磁线圈放在转子上，电枢绕组放在定子上。因为励磁线圈的电压较低，功率较小，又只有两个出线头，容易通过滑环引出；而电枢绕组电压较高,功率又大，多用三相绕组,有3个或4个引出头，放在定子上比较方便。发电机的电枢(定子)铁心用硅钢片叠成，以减少铁耗。转子铁心由于通过的磁通不变，可以用整体的钢块制成。在大型电机中，由于转子承受着强大的离心力，制造转子的材料必须选用优质钢材。
发电机
电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
发电机的分类可归纳如下：
发电机{ 直流发电机、交流发电机{ 同步发电机、异步发电机(很少采用)
交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。
由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机
组的最大容量已达70万千瓦。
发电机的基本故障：
（1）定子绕组的相间短路。
发电机定子绕组发生相间短路若不及时切除，将烧毁整个发电机组，引起极为严重的后果，故此，必须有
两套或两套以上的快速保护反应此类故障。
（2）定子绕组匝间短路。
水轮发电机结构
按布置方式的不同水轮发电机可分卧式和立式两种。
按推力轴承位置的不同来分,立式发电机又分为悬式和伞式两种。
水轮发电机的结构:
立式水轮发电机一般由转子、定子、机架、轴承、冷却器、制动系统等组成。
1、转子
转子是水轮发电机的旋转部件，位于定子里面，与定子保持一定的空气间隙。转子通过主轴与下面的水轮机连接。它的作用是产生磁场。它主要由主轴、转子支架、磁轭和磁极等组成。
2、主轴
主轴的作用是中间连接、传递转矩、承受机组转动部分的总量及轴向推力。
3、转子支架
轮毂和轮臂合在一起叫支架。它的作用是连接主轴和磁轭的中间部分，并起到固定磁轭和传递转矩的作用。
4、磁轭
磁轭也叫轮环。它的作用是产生转动惯量和固定磁极，同时也是磁路的一部分。磁轭由扇形磁轭冲片、通风槽片、定位销、拉紧镙杆、磁轭上压板、磁轭键、锁定板、卡键、下压板等组成。
5、磁极
磁极是产生磁场的部件，由袭击铁芯、磁极线圈、阻尼绕组及极靴等组成。磁极线圈由铜线或是铝线制成，立绕再磁极铁心的外表面上，匝与匝之间用石棉纸板绝缘。线圈饶好后经浸胶热压处理，形成坚固的整体。阻尼绕组的作用是当水轮发电机产生振荡时七阻尼作用，使发电机运行稳定。在不对称运行时，它能提高担负不对称负载的能力。而实心磁极因为本身有很好的阻尼作用，故不用在装设阻尼绕组。
水轮机冷却塔节能改造的条件 水轮机冷却塔节能原理用水力驱动风机，而不是传统的电力。是以水轮机取代电机作为风机动力源，水轮机的工作动力来自循环水泵所具有的设计能量，换句话说：是能源的二次利用。该设计能量是在循环系统设计时必须保留的。改造后用水轮机的输出轴传动变速箱驱动风机旋转，达到节能目的，并确保水轮机设计参数时不另增水泵电耗。 水泵是必须具有富余扬程的，其来处有如下几个方面： 1、从流体力学方面计算，在计算设备和管路阻损及提升高度、输送距离的每个环节中，汽蚀、结垢等原因会使效率降低，所以必须放有一定余量以保证长期的正常运行，而水泵的富余扬程部分是完全可以用于水轮机取代电机驱动。 2、在计算出总的阻损后还应再乘1.1~1.3倍，并以此作为水泵选型的依据。 3、在水泵选型时，因没有恰好与选定参数一致的扬程和流量，而往往选择扬程较大的水泵. 4、系统中必然存在的富余流量可在很大程度上转化为富余扬程。 流量和富余扬程的关系？ 流量和富余扬程之间是一种相互依存的关系。对水轮机节能改造而言，富余流量的存在有着至关重要的作用，尤其注意现场阀门的开启程度，阀门开启程度小于40%的，基本可以确定能改造。 水轮机节能改造的前提条件 水轮机是利用水泵的余压做功的，因此节能改造的成功与否，关键要看系统中水泵的富余流量和富余扬程，如果水泵没有富余流量和富余扬程（即没有余压），则不能用水轮机进行节造，但这种情况在现实工作中极为少见（采购时的疏忽）。 水轮机节能改造后的工作情况 一般情况下冷却塔布水器工作压力仅需0.5~1m，而从水轮机出口的压力仅势能部分就可以满足布水要求，水轮机取代了上塔阀门而工作。 水轮机冷却塔在北方严寒地区冬季使用时应采取的防冻措施，解决防冻问题主要有以下几种方法可供选择： 1、工业用冷却塔在冬季使用不需要风机运转时，关闭水轮机阀门，循环水直接进补水系统运行。碰到特别寒冷时可以在循环水中添加防冻剂； 2、加装消冰管； 3、设置室内水箱及时排净存水。 冷却塔节能改造的周期：一般情况下，合同签订后45天交货，改造时间需要4~5个无雨天。 冷却塔节能改造的经济回报 节能投资是一种长期性的高回报投资，相比于其他投资方式更为稳妥，风险更低，直观能看到节能率。东莞盈卓节能科技有限公司的报价是基于客户提前支付1年半至2年电费就可免费使用8年多的设备。也就是说1年半至2年内全部收回投资，政府还有节能奖励。这种投资所带来的效益是显而易见的。
高水头混流式水轮机结构特点 【摘要】高水头混流式水轮机由于其运行水头高、额定转速高和过流部件流速高等特点，要求水轮机主要部件的结构与中低水头的混流式水轮机相比有明显的区别。 【关键词】高水头；混流式水轮机；结构 1 水轮机主要部件的结构特点 1.1 转轮 转轮采用抗空蚀、抗磨蚀和具有良好焊接性能的ZG00Cr13Ni5Mo不锈钢制造，上冠、下环和叶片均采用VOD精炼整铸成型，三者焊为一体，消除残余应力后，用五轴数控机床加工，从而保证叶片型线与模型的完全相似。 为减少高水头机组顶盖的压力，转轮上冠设有泵板，充分排泄转轮上冠与顶盖间止漏环处的漏水，以减小转轮的轴向水推力。 转轮上冠为梳齿式止漏环，下环为台阶式迷宫止漏环，上下转动止漏环与上冠下环一体，与转轮相同材料。泄水锥与转轮上冠采用相同的材料，与上冠通过螺栓把合联接。 1.2 导叶 高水头混流式水轮机一般采用带翼板导叶，材料为ZG00Cr13Ni5Mo，电渣熔铸，带翼板导叶具有优良的水力性能和抗磨蚀性能，可以减少导叶端面的漏水量及减少端部的空蚀及磨损。 由于高水头水轮机水压高，顶盖变形大和泥沙的磨损作用，使导叶端面间隙扩大很快，所以在导叶上、下过流端面设有铜压环自补偿密封，这样能有效减小漏水量。 1.3 导水机构 顶盖、底环和控制环均采用钢板焊接结构，具有良好的刚度。顶盖与底环上设置螺栓把合的固定止漏环，其硬度与转轮止漏环的硬度差一般在40HB以上，这样可有效防止转轮研损。 在中低水头水轮机上，顶盖和底环抗磨板一般采用螺钉连接的结构，但在高水头水轮机上，由于搞水头的作用，螺钉连接的抗磨板容易发生局部变形，使得导叶端面间隙不易达到高水头水轮机的要求，会导致导叶端面磨损，从而增大导叶端面漏水量。所以对高水头混流式水轮机的顶盖一般采用对焊不锈钢抗磨板的
一、尾水管的作用 尾水管是反击式水轮机所特有部件，冲击式水轮机无尾水管。尾水管的性能直接影响到水轮机的效率和稳定性，一般水轮机中均选用经过试验和实践证明性能良好的尾水管。 反击式水轮机尾水管作用如下： 1．将转轮出口处的水流引向下游； 2．利用下游水面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空； 3．利用转轮出口的水流动能，将其转换成为转轮出口处的动力真空。 图5-69表示三种不同的水轮机装置情况：没有尾水管；具有圆柱形尾水管；具有扩散形尾水管。图5-69在三种情况下，转轮所能利用的水流能量均可用下式表示 ) 2()(2 2221g V g P g P H E E E a d +-+=-=?ρρ （5-38） 式中E ?——转轮前后单位水流的能量差； d H ——转轮进口处的静水头； a P ——大气压力； 2P ——转轮出口处压力； 2V ——转轮出口处水流速度。
在三种情况下，由于转轮出口处的压力2P 及2V 不同，从而引起使转轮前后能量差的变化。 图 5-69 尾水管的作用 1．没有尾水管时如图5-69)(a 。转轮出口g P g P a ρρ=2 代入式（5-38）得 g V H E d 22 2- ='? （5-39） 式（5-39）说明，当没有尾水管时，转轮只利用了电站总水头中的d H 部分， 转轮后至下游水面高差s H 没有利用，同时损失掉转轮出口水流的全部功能g V 22 2。 2．具有圆柱形尾水管时如图5-69)(b 。为了求得转轮出口处的压力g P ρ2 ，列出转轮出口断面2及尾水管出口断面5的伯努利方程 ω ρρh g V h g P g V g P H h a s ++???? ??+=+++2222222 (5-40) 式中ωh ——尾水管内的水头损失。
水轮机结构 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 2）、轴流式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=9.81QH n（Kw） 效率：n 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 15.0:射流直径三、水轮机主要部件（一）、组成 引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件 1、引水部件 组成:引水室（蜗壳）、座环作用：以较小的水力损失把水流均匀地、对称地引入导水部件，并在进入导叶前形成一定的环量。 2、导水部件 组成：导叶及其操作机构、顶盖、底环 作用：调节进入转轮的流量和形成转轮所需的环量 3、工作部件
卧式混流式水轮机安装 卧式机组安装前，除作好设备验收，清点工作外，还要根据制造厂说明书和设计图纸对预埋的引水管口、尾水管预留孔位及各基础螺栓孔位置进行测量检查，及早发现问题及时处理。 卧式混流式水轮机安装的主要项目有：埋设部分的安装，蜗壳安装，基座及轴承的安装，水轮机转动部分的安装，轴线调整等项。 一、埋设部分的安装 卧式混流式机组埋设部分包括主阀、伸缩节、进水弯管。通常把这几件组合成一体，吊装就位后进行一次性调整，以减少调整工作量。调整台格后，加以固定，浇注二期混凝土。 二、蜗壳安装 卧式混流武水轮机的蜗壳通常与座环浇铸（焊）成整体，并与导水机构组装成整体到货的。蜗壳安装仍然是将这些部件分解清扫组装成整体后进行的，这样使部件组装更为方便，更能保证装配质量。 蜗壳的吊装就位是在埋设部分的二期混凝土养生合格后进行的。为了保证连接质量，减少调整工作量，也可以与进水弯管、伸缩节、主阀连成整体一次调整，如图4 -3所示。 1．蜗壳的垂直调整 蜗壳的垂直度，直接影响到机组轴线的水平以及转轮与固定止漏环的同心性，要严格控制。调整方法有： （1）方形水平仪法：用方形水平仪直接靠在蜗壳的加工面上测量，方法比较简单，精度可达到0.02～0.04mm/m。 （2）吊线电测法：在靠近加工面2、4两点（图4-4）处悬吊一根钢琴线，用听声法测量2－2、4－4两点的距离。这种方法的精度可达到0.02rnm/m。 考虑到安装尾水管可能把蜗壳拉斜，因此，一般使蜗壳向顶盖方向倾斜0. 05 -0.1mm/m。 2．蜗壳左右偏斜调整 蜗壳左右偏斜要求精度不高，可以用水下尺测量加工面上1.3两点的水平腰即可，如图4- 4所示。如果偏斜太大，可用支承架12上的7进行调整(图4-3)。
冷却塔的常见知识 冷却塔的原理是靠热水跟冷空气相结合来进行热交换的过程达到降温效果。 1．冷却塔形式分为 1.1 湿球温度为27度，一般叫冷吨，例如：流量10吨=7立方 1.2 湿球温度为28度，一般叫水吨，例如：流量10吨=10立方2．冷吨与水吨的区别： 2.1冷吨：流量小，冷却塔的构造内部填料少，面积小，例如：流量10吨=7立方，冷吨以吨为单位 2.2水吨：流量足够，冷却塔的构造内部填料高，面积大，一般1:1配置，例如：流量10吨=10立方。水吨以立方数为单位。 3．冷却塔温度值： 3.1标准冷却塔：热水温度37度，出水温度32度，湿球温度28度标准冷却塔，根据水吨的立方数来配置1:1相对应的冷却塔，一般适用于大型的空调主机，注塑机，制冰机，制冷机等温差比例较小的设备上。 填料选用PVC聚醚丙烯的填料，耐高温55度。 3.2 中温冷却塔：热水温度40-50度，出水温度32度，湿球温度28度（按实际工况配置） 中温型冷却塔，根据温度的不同，选配置的冷却塔参数也不一样，在内部填料要做一定的改变，和管路口径也要做一定更改，一般都用于工业设备使用。
填料选用PVC聚醚丙烯的填料，耐高温55度。 3.4标准高温冷却塔：热水温度60度，出水温度35度，湿球温度28度 标准高温型冷却塔：温度值务必要在60度之间，冷却塔才行达到降温效果，热水温度越高，冷却塔降温效果越明显，在60度降到35度这个范围，温度点在58-62度之间波动。才能保证高温冷却塔最佳效果。一般用于工业设备上面。内部填料采用白色PP材质，耐高温120度。管件，喷头，布水管等全部用热浸镀锌铁件。 3.5 超高温冷却塔：热水温度90度，出水温度35度，湿球温度28度（按实际工况配置） 超温度冷却塔的温度范围值在65-90度之间，根据具体温度来选配置，相对应的冷却塔参数，跟中温型冷却塔有点相类似，一般用于工业上。内部填料采用白色PP材质，耐高温120度。管件，喷头，布水管等全部用热浸镀锌铁件。 4．冷却塔分为：圆型逆流式冷却塔，方型横流式冷却塔，方型逆流式冷却塔，无风机冷却塔，水轮机冷却塔，密闭式冷却塔，无填料喷雾型冷却塔等各种形式冷却塔。 4.1圆形逆流式冷却塔，一般适合制作小型冷却塔，100立方参数值以下，都使用圆形冷却塔，易损件为喷头，电机，风叶。此种塔最容易坏的地方是喷头。另外圆形的填料是用压斜波纹，为顺向逆流环绕而成，容易造成污垢，结构，杂质堵塞在填料的内部波纹里面，每个波纹的间隙为2MM，一旦堵塞，会造成，填料粘物多，水流速度急，
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
论混流式水轮机各部件功能及其安装程序和要求 导叶：由导叶体和导叶轴两部分组成。为减轻导叶重量，常做成中空导叶。导叶的断面形状为翼型。导叶轴颈通常比连接处的导叶体厚度大，在连接处采用均匀圆滑过渡形状，以避免应力集中。 导叶轴承：上、中、下轴套，高水头机组为防止导叶上浮力超过导叶自重，保证导叶上端面间隙，在导叶套筒的法兰上一般设有止推装置（止推压板或止推块）。 导叶传动机构：导叶传动机构由控制环、连杆、导叶臂三部分组成，用于传递接力器操作力矩，使导叶转动，调节水轮机流量。该机构形式有叉头式受力情况较好和耳柄式受力情况相对较差。导水叶外围，座环的蝶形边与蜗壳相连，并被蜗壳包围。导轴承位于顶盖上，控制环口通过推拉环与接力器相连。在座环下发布置有基础环，通过锥形环与尾水管相连。混流式水轮机附属装置还有布置在顶盖上的真空破坏阀、吸力补气阀和放水阀等。 水轮机的导水机构是有导叶、传动机构（转臂、连杆、控制环）、接力器、和推拉杆等组成。 水轮机的底环是由上环、下环、和固定导叶三部分组成，它既是水轮机的通水部件，机组安装时的基准部件，又是机组运行的承重部件。要求具有水力损失小，具有一定的强度和刚度。 混流式水轮机的转轮主要由上冠、叶片、下环、止漏环、泄水锥和减
压装置等组成。 水轮机的转轮包括转体、叶片、泄水锥等。 立轴混流式水轮机引水室采用金属焊接蜗壳，其进口与压力水管相连接，其余各节与座环相连。为了便与检修，在蜗壳上开有专门进人孔（蜗壳人孔门），其底部并有排水孔和阀门，以便排出蜗壳积水。 座环位于蜗壳里，布置导水机构，它是水轮机的承重部分，又是过流部件在安装时它还是一个主要基准件，因此它要符合水力，强度和刚强等诸方面的要求。 基础环埋在混凝土内，是转轮室的组成部分，早机组安装和检修拆卸转轮时，用来支撑水轮机转轮。混流式转轮上叶片（24），呈空间扭曲状，断面为流线型，是直接将谁能转换为机械能的最主要部件。止漏装置 止漏装置的作用是用来减小转动部分与固定部分之间的漏水损失。止漏装置分为固定部分和转动部分，为防止水流向上和向下漏出，水轮机上一般装有上、下两道止漏环。上止漏环固定部分装在顶盖上，其转动部分装在上冠上，下止漏环的固定部分一般装在底环上，转动部分装在转轮的下环上。目前广泛采用的止漏环结构型式有间隙式，迷宫式，梳齿式和阶梯式四种，止漏环又称迷宫环，作用是阻止水流从转轮上、下间隙处漏出，分转动和固定部分。 水轮机导轴承的作用：一是承受机组在各种工况下运行时由主轴传来
第三节 水轮机的比转速 一、水轮机比转速的概念 水轮机的单位参数111111,,P Q n 只能分别从不同的方面反映水轮机的性能。为了找到一个能综合反映水轮机性能的单位参数，提出了比转速的概念。 由式（3-14）、式（3-16）消去1Q 可得4/51111/H NP n P n =。对于同一系列水轮机， 在相似工况下其1111P n 和均为常数，因此，常数=1111P n ，这个常数就称为水轮机的比转速，常用s n 表示，即 45H P n n s = （3-26） 式（3-26）中，n 以r/min 计；H 以m 计；P 以kw 计。从上式可见，比转速s n 是一个与1D 无关的综合单位参数，它表示同一系列水轮机在=H 1m ，=P 1kw 时的转速。 如果将H D Q Q D H n n HQ P 2111111,81.9===和η代入式（3-26），可导出s n 的另 外两个公式。 4313.3H Q n n s η = （3-27） η111113.3Q n n s = （3-28） 另外，如果在式（3-26）中P 定义为马力，对应比转速s n (用马力计算)与上述s n (用千瓦计算)的换算关系为： s n (用马力计算)s p n H KW P n H h P n 67)(67)(4545===(用千瓦计算) （3-29） 将比转速表达式作适当变换，可写成以下公式： 434565.381.967H Q n H HQ n n s ηη== （3-30） 用单位参数表示为： η111165.3Q n n s = （3-31） 由式（3-26）~式（3-28）可见，s n 综合反映了水轮机工作参数P Q H n 或,,之间的关 系，也反映了单位参数111111,Q P n 或之间的关系，因此，s n 是一个重要的综合参数，它代表同一系列水轮机在相似工况下运行的综合性能。目前国内大多采用比转速s n 作为水轮机系列分类的依据。但由于s n 随工况变化而变化，所以通常规定采用设计工况或最优工况下的比转速作为水轮机分类的特征参数。现代各型水轮机的比转速范围约为：水斗式
冷却塔水轮机技改造分析 冷却塔的热能交换能力主要由气水比来决定，多少质量流量的热水用多少质量流量的空气进行热交换即可实现冷却塔的预期温降。而空气是不论用什么方法获得，一般常用电机驱动风机获取。 如果改用水轮机来驱动，那么水轮机的轴功率与电机功率相同即可实现。而且冷却塔的结构、外形、尺寸、冷却原理都不需改变。 一、水轮机工作原理 冷却塔的进塔循环水压头一般是5-8m。由此可推算进冷却塔的水流中具备着水头5-8m 乘上相应的进塔水流量的功率。如100t／h标准塔的能耗为2.2kW左右，即100t／h标准塔所用的风叶的实际轴功率为2.2kW左右，风机效率高的还低于2.2kW，200t／h塔是4.5 kW 左右，1000t／h是22kW左右，4000t／h是90kW左右，依次类推。既然，现有冷却塔在正常运转情况下的水流中具备着这样的能量，为什么不可以将其利用起来，而白白的浪费掉。 冷却塔的进水压头的要求是根据塔的管路损失、塔的高度和布水的喷射力共同所需的总和来确定。其中布水的喷射力所需的压头仅0.5-1 m就足够了。这些工作压力来自于循环水泵，水泵的扬程选型计算是冷却塔所处位置的高度、沿程管路损失、弯头、阀门的阻力，以及用水设备阻力的总和。泵的流量口是按冷却塔公称名义匹配的，如100t／h塔即匹配100t ／h泵，500t／h即匹配500t／h泵。泵的扬程乘上流量即为水流所具备的功率，进塔水的压头是总扬程减去供水系统阻力损失以后所剩下的5—8m。这宝贵的5-8m，大有文章可做。把它先通过水轮机而获得输出功率来驱动风机，可以完全省去风机电机。实际上工业选泵的扬程，为了确保流量，还必须考虑泵的效率，按规定扬程只允许大不允许小，它为水轮机提供了富裕的水头。 所以，凡是冷却塔符合常规设计选型，完全可以由水轮机取代风机电机，大可不必担心水轮机的原动力不够而影响风量、冷效。 二、盈卓冷却塔专用水轮机，既可应用于冷却塔改造，也可以用于新塔安装，其优点在于： 1、节能：该塔利用水轮机取代风叶电机，完全节省了风叶电机的运行电耗，且没有增加循环水泵的负担。 2、无噪声：水轮机的能量转换是在水流道内完成的；控制湍振的雷诺数，使水轮机不会发出干扰的噪音。 3、高效：水轮机轴直接输出风叶，不需再通过其它减速器等，且随着水流量的变化而风量相应变化，始终稳定在较好的气水比。 4、使用寿命长：水轮机结构简单，运转平稳，因此只要达到材料设计强度和密封，其寿命是长期的：一旦出故障，维修也极为简便，更换一些标准件即可，比电机减速器的维修要简便的多。 5、安全：冷却塔电机有漏电伤人，火花爆炸的潜在危险，水轮机不用电，且质量轻，高处作业不再为起吊卸下电机减速器而为难，增加了冷却塔的运行环境安全性。 6、适用：对任何形式的冷却塔都适用，特别适用于特大型的冷却塔，越打越可靠。
对水轮机尾水管回收动能机理的认识 一、水轮机的尾水管的作用 1、将转轮出口的水流平顺地引向下游。 2、利用下游水平面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空，从而利用转轮的吸出高度。 3、回收转轮出口的水流动能，将其转换为转轮出口处的动力真空，减少了转轮出口的动能损失，从而提高水轮机效率。 二、水轮机尾水管的工作原理 由能量平衡方程： 设转轮所利用的水流能量为ΔE △Ｅ= 取2—2断面为基准面，则
△Ｅ=( ) (1) （1）转轮出口没有装置尾水管 水轮机没有装置尾水管，转轮出口直接与大气相通，则 代入（1）式可得转轮所利用的能量为 （2）转轮出口装置圆柱形尾水管（如图所示） 取5—5断面为基准面，对2—2，5—5断面列能量平衡方程式， 则： 由于圆柱形尾水管出口断面面积相等， 代入上式化简得： 代入（1）式可得转轮所利用的能量为： （3）转轮出口装置扩散形尾水管 同转轮出口装置园柱形尾水管一样列能量平衡方程式，则 a p p =2()) 2(2022 1-?+-=?E h g H d υ 5 225 5 22 2 202-?++ + =+ ++h g p g p h H s υγ υγ ())2(5022 2-?+-+=?E h g H H s d υ2 2 2 + ++p h H s υ()) 2( 2022 1-?+-=?E h g H d υ())2(502 2 2-?+-+=?E h g H H s d υ
式中 由于扩散形尾水管 ,则： = 代入（1）式可得转轮所利用的能量为： 由以上可以看出： 结论： (1) 没有装置尾水管时，转轮只利用了电站总水头的部分，同时损失掉转轮出 口水流的全部动能 (2) 装置圆柱形尾水管时，与没有装置尾水管相比，此时转轮多利用了 的能量。 这一多出部分称之为静力真空，它是在圆柱形尾水管作用下，转轮出口处不再是大气压而是相应的负压，由于负压存在相当于增加了作用在转轮两 端的压力差。但水轮机仍然损失掉转轮出口水流的全部动能 (3) 装置扩散形尾水管时，除多利用了 的能量外，由于尾水管出口断面的扩散 作用，转轮出口处的流速由 降低到 ，与没有装置尾水管相比，又多 利用了部分的能量。这一部分称之为动力真空，它是在扩散形尾水 ())2( 5025 3-'?+-+=?E h g H H s d υ
冷却塔 本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。 冷却塔 [1] (The cooling tower)是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置； 其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔。 中文名 冷却塔 外文名 The cooling tower 作用 降低水温 涉及学科 热力学、流体学 目录 .1简介 .2原理 .3结构 .4分类 .5同类对比 .6产品特点 .7应用 .8常用术语 .?漂移 .?井喷 .?烟羽
.?饱和空气 .?吹式 .?噪音 .?危害 .9特点 .?逆流塔 .?横流塔 .?无填料冷却塔 .?封闭式冷却塔 .?无填料喷雾冷却塔 .10控制分析 .11计算说明 .12注意事项 .?运转时 .?其它 .13选择 .?热力计算 .?冷却塔配件 .14清洗 .15方法要求 .16分析保护 简介 编辑 冷却塔是集空气动力学、热力学、流体学、化学、生物化学、材料学、静、动态结构力学，加工技术等多种学科为一体的综合产物。水质为多变量的函数，冷却更是多因素，多变量与多效应综合的过程 [2]。 原理 编辑 1.冷却塔循环水系统中必须存在一定的富余能量(20%-25%)，在运行时就把这些能量聚集在某个阀门处，久而久 之这些能量就白白地流失掉。外置式水轮机就是利用这些“富余能量”转换为高效机械能，从而100%取代冷却塔风机电机达到节电目的。 2.外置式水轮机如何能达到电机驱动效率的关键是：了解冷却塔循环水系统设计中的富余能量，同时水轮机的叶 轮设计也是关键，富余能量的组成主要由以下6个部分： 1）循环水系统设计时必须考虑的余量值； 2）换热设备的势能利用；
水轮机的型号（转） 根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水。 轮机型式，阿拉伯数字表示转轮型号，入型谱的转轮的型号为比转速数值，未入型谱的转轮的型号为各单位自己的编号，旧型号为模型转轮的编号；可逆式水轮机在水轮机型式后加“N”表示。第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。水轮机型号中常见的代表符号如表1-2所示。 对于冲击式水轮机，上述第三部分应表示为：转轮标称直径（cm）/每个转轮上的喷嘴数×射流直径（cm）。 表1-2水轮机型号的代表符号
各种型式水轮机的转轮标称直径（简称转轮直径，常用表示）规定如下（参见图1-12所示）： 1．混流式水轮机转轮直径是指其转轮叶片进水边的最大直径； 2．轴流式、斜流式和贯流式水轮机转轮直径是指与转轮叶片轴线相交处的转轮室内径； 3．冲击式水轮机转轮直径是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。 水轮机型号示例： 1．HL220-LJ-250，表示转轮型号为220的混流式水轮机，立轴、金属蜗壳，转轮直径为250cm。 2．ZZ560-LH-500，表示转轮型号为560的轴流转桨式水轮机，立轴、混凝土蜗壳，转轮直径为500cm。 3．GD600-WP-300，表示转轮型号为600的贯流定桨式水轮机，卧轴、灯泡式引水，转轮直径为300cm。 4．2CJ20-W-120/2×10，表示转轮型号为20的水斗式水轮机，一根轴上装有2个转轮，卧轴、转轮直径为120cm，每个转轮具有2个喷嘴，射流直径为10cm。 主题：[水力发电设备]水轮发电机
无电机冷却塔技术说明
一、关于无电机冷却塔 无电机冷却塔又称：100%免电能冷却塔，水动风机冷却塔。 无电机冷却塔核心技术—冷却塔专用水轮机 吉尤日升冷却塔专用水轮机，使用法国Guillot（吉尤）涡轮增压水轮技术，应用于冷却塔，利用冷却设备循环水的余压推动风机散热，废除在传统的冷却塔制造上用电机驱动风机的方式，节省电机及减速装置，100%节省风机电能，开创冷却塔行业环保、节能、省成本的新篇章。 自2006年投入商业性制造，至今拥有S及C两系列冷却塔专用水轮机，适用于单台流量100-5000T的冷却塔，为国内外客户生产配套近300多个项目，取得良好的、稳定的运行效果，并已获得国家专利局颁发的技术专利（专利号ZL 2008 2 0045732.2）我们利用这项技术先后为国内众多企事业单位新装和改造冷却塔，获得了使用单位的一致好评，被用户称为名副其实的真正节能产品，为用户既节约了电费，也节约了冷却塔送电线路的物料人工、电机、减速器的维修和更新费用，而且环保效果也极佳，水不外溢、低噪音，取得了良好的社会效益。我们也希望通过我们的技术和努力为贵单位的冷却塔节能创新提供一款完善的产品。 二、关于吉尤日升冷却塔专用水轮机 （一）冷却塔水动风机技术的动力来源及工作原理 冷却塔散热系统的循环水是由冷却泵根据系统要求以特定的水压、水流量送至冷却塔内进行热交换的，因此进塔后的水流及余压，可以充分利用。完成送达冷却塔的冷却循环水按照一定的压力、流量流过水轮机组，从而使其获得输出功率，并驱动风机散热，完全省去风机电机，达到100％免除风机电能的目的。 在安装水轮机时，可保留原有冷却塔外型结构、尺寸不改变，水轮机冷却塔的冷效、风机风速、气水比、噪声均比原有电机驱动风机冷却塔有不同程度的改善，各种技术指标均能达到冷却塔设计要求。 （二）水轮机的应用范围 水轮机可应用于旧冷却塔改造，也可用于生产全新冷却塔。 1.应用于旧塔节能改造，冷却塔型式上，适用于圆
冷却塔专用电机的介绍 “冷却塔”是指可将水冷却的一种装置。水在其与流过的空气进行热交换、质交换，致使水温下降。是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔。 冷却塔电机就是在原来的冷却塔基础上在各方面再进行改造，比如用水轮机来替代原来的风叶电机这样的一种改造就是非常明智的改造，这才使得现在我们使用的冷却塔电机能有这么好的使用效应，所以说冷却塔从以前发展到现在就是一个很明显的进步。 冷却塔电机有如下特点：1、节能：冷却塔利用水轮机取代风叶电机，完全节省了风叶电机的运行电耗，且没有增加循环水泵的运行电流，为用户节约了巨额的电费。2、无噪声：水轮机的能量转换是在水流道内完成的，并且取消了电机及减速机，消除了低频电磁声及大幅降低了机械噪音。3、高效：水轮机轴直接驱动风机，不需再通过其它减速器等，且随着水流量的变化而风量相应变化，始终稳定在较好的气水比，确保散热效果。4、使用寿命长：水轮机结构简单，技术成熟可行，整体设计工作寿命为15年以上。水轮机壳体为铸造与焊接混合结构，焊接钢板为含锰量3.5％的进口锅炉专用钢板，长时间使用不易锈蚀，叶轮为精铸成型，并经退火消除应力后再作平衡调整. 冷却塔专用电动机的使用率很高,这跟设备本身的使用优势是紧密分不开的。那么一般我们在使用该设备的时候它的产品优势到底是什么呢? 1、在购买使用机械设备的时候很多人都非常关注效率问题的，毕竟效率要是不高的话会给我们造成很多的困扰。而作业效率方面还不错的冷却塔专用电动机自然是会获得很多人的关注。2、在性能方面其实冷却塔专用电动机也是非常不错的，很多人都表示在使用这一设备的时候会觉得非常的放心，完全是不用担心设备性能的问题。3、冷却塔专用电动机的价格不贵也是优势之一。部分的企业为了能够提升产品的知名度甚至会以低价的形势出售，所以广大的用户可以用低价买到质量还不错的产品。 冷却塔专用电机品牌： 一、最高端品牌冷却塔专用电机(行业内三大欧美品牌)： 1、BAC美国巴尔的摩冷却塔专用电机(BAC大连有限公司） 2、BRAPU德国巴普冷却塔专用电机(上海巴普冷却塔有限公司）
水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷
第二章 蜗壳及尾水管的水力计算 第1节 蜗壳水力计算 一.蜗壳尺寸确定 水轮机的引水室是水流进入水轮机的第一个部件，是反击式水轮机的重要组成部分。引水室的作用是将水流顺畅且轴对称的引向导水机构。引水室有开敞式、罐式和蜗壳式三种。蜗壳式是反击式水轮机中应用最普遍的一种引水室。它是用钢筋混凝土或者金属制造的封闭式布置，可以适应各种水头和流量的要求。水轮机的蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳两种。 1.蜗壳形式 蜗壳自鼻端到进口断面所包围的角度称为蜗壳的包角，水头大于40m 时一般采用混凝土蜗壳，包角 ；当水头较高时需要在混凝土中布置大量的钢筋，造价可能 比混凝土蜗壳还要高，同时钢筋布置过密会造成施工困难，因此多采用金属蜗壳，包角 。本电站最高水头为174m ，故采用金属蜗壳。 2.座环参数 根据水轮机转轮直径D 1查[1].P 128页表2—16得： 座环出口直径: ()()mm D b 27252600180019001800 20002600 2850=+---= 座环进口直径: ()()mm D a 32503100180019001800 20003100 3400=+---= 蜗壳常数K =100（mm ）、r =200（mm ） 3.蝶形边锥角ɑ 取 4.蝶形边座环半径 ()m k D r a D 725.11.02 25 .32=+=+= 5.蝶形边高度h ()m k b h 29.055tan 1.02 76.0tan 20=+=+= ?
6.蜗壳圆形断面和椭圆形断面界定值s ()m h s 51.055 cos 29 .055cos == 7.座环蝶形边斜线L ()m h L 354.055sin == 8.座环蝶形边锥角顶点至水轮机轴线的距离 ()m a h r r D 522.155tan 29.0725.1tan 1=+=+ = 二.蜗壳进口断面参数计算 1.蜗壳进口流量Q 0的计算 由HLD10运转综合特性曲线查得: Pr =(kW)、Hr =（m ）、ηT = )/(4.25905 .075.15881.93 .3583381.93s m H P Q T r r r =??== η )/(3.244.25360 345 36030 0s m Q Q r =?= = ? 2.蜗壳进口断面面积F 0的计算 )(2.211 3 .242000m v Q F === 根据水头查设计手册图2—21得：v 0=11m/s 3.蜗壳进口断面半径ρ0的计算 ) (84.014.32 .20 0m F == = π ρ 4.进口断面圆心至水轮机中心线的距离α0 查[1].P128表2—16金属蜗壳座环尺寸系列得：k =、D a =、D b = )(5.229.084.0725.12222 00m h r a D =-+=-+ =ρ 5.蜗壳系数C 的计算 ( ) 230020 2 00 202000=-- = ?-- =ρ ?ρ?a a C a a C 6.进口断面外半径R 0 () m a R 34.384.05.2000=+=+=ρ
工业冷却塔用混流式水轮机技术 一、技术名称：工业冷却塔用混流式水轮机技术 二、适用范围：化工、冶炼、轻纺等行业有重力势能可利用的机械通风式冷却塔的改造 三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状： 目前的工业循环冷却系统耗电现状是：每座冷却塔的塔顶都装有一台电动机，用来驱动风筒内部的风叶转动，一座4500t/h流量的冷却塔电机年耗电量约为175万kWh，耗能折合612tce。 四、技术内容： 1．技术原理 水轮机的工作动力来自循环冷却水系统水的重力势能以及循环水泵的富余扬程，工作时保证冷却塔的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机连接并带动其转动，取消了原电机驱动风机系统，节约了电能。 2．关键技术 1）利用循环水余压驱动水轮机，替代电机； 2）转速比为50的超低比速混流式水轮机，效率提高至88%以上，并将原双列循环形导流叶栅改为单列环形导流叶栅，设计金属椭圆形蜗壳，实现水轮机的结构紧凑，满足冷却塔内部空间少的需求。 3．工艺流程 改造的流程：取消冷却塔减速箱和电机把冷却塔用水轮机安装在原减速箱基础上安装原风机连通进水管和水轮进口连通布水器和水轮机出口。 系统工作原理见图1所示： 五、主要技术指标： 1）水轮机效率η≧88%、外形设计尺寸满足冷却塔内部工作要求； 2）噪音降低20%； 3）水轮机替代电机后，节电100%。 六、技术应用情况： 该技术通过XX市科技成果鉴定，已应用于石油、化工、钢铁和轻纺等行业。已对全国300余家企业的冷却塔进行了节能改造，节能效果显著。
图1 工业冷却塔用混流式高效水轮机系统原理图 七、典型用户及投资效益： 典型用户：XX石化、XX化纤、XX钢铁等 1）XX石化。建设规模：4000t/h×2台逆流式机械通风冷却塔改造。主要技改内容：用水轮机替代风机电机、传动轴和减速机，主要设备为HL4000型冷却塔用水轮机二台。节能技改投资额240万元，建设期15天。年节电316.8万 kWh(按每年运行330天计算)，折合1108.8tce，年节约电费190万元，投资回收期1.3年。 2）XX特钢。建设规模：2500t/h逆流式机械通风冷却塔一台改造。主要技改内容：用水轮机替代风机电机、传动轴和减速机，主要设备为HLW-2500型冷却塔用水轮机一台。节能技改投资额75万元，建设期10天。年节约电能87.1万度，折合304.8tce(按每年运行330天计算电费)，年节约电费52.3万元（按企业用电价0.6元/度计），投资回收期1.4年。 八、推广前景和节能潜力： 全国现有冷却塔可进行水轮机改造的总容量约为24157万t，预计到2015年推广10%，全国可改造6000余套，年节能能力可达240万tce，总投资约70亿元。
第二节 轴流式水轮机的结构 一、概述 轴流式水轮机与混流式水轮一样属于反击式水轮机，由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的，故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。轴流式水轮机用于开发较低水头，较大流量的水利资源。它的比转速大于混流式水轮机，属于高比转速水轮机。在低水头条件下，轴流式水轮机与混流式水轮机相比较具有较明显的优点，当它们使用水头和出力相同时，轴流式水轮机由于过流能力大（图2-15），可以采用较小的转轮直径和较高的转速，从而缩小了机组尺寸，降低了投资。当两者具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机能发出更多的效率。 特别是轴流转桨式水轮机，由于转轮叶片和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系，提高了水轮机的平均效率，扩大了运行范围，获得了稳定的运行特性，更是值得广泛使用的一种机型。 图2-15 轴流式水轮机 1— 1— 1— 转轮接力器活塞；2—转轮体；3—转臂；4—叶片；5—叶片枢轴；6—转 轮室 图2-16所示是轴流转桨式水轮机的结构图。它的工作过程和混流式水轮机基本相同。水流经压力水管、蜗壳、座环、导叶、转轮、尾水管到下游。与混流式水轮机所不同的是负荷变化时，它不但调节导叶转动，同时还调节转轮叶片，使其与导叶转动保持某种协联关系，以保持水轮机在高效区运行。 轴流式水轮机转轮位于转轮室内，轴流式水轮机转轮主要由转轮体、叶片、泄水锥等部件组成。轴流转桨式水轮机转轮还有一套叶片操作机构和密封装置。 转轮体上部与主轴连接，下部连接泄水锥，在转轮体的四周放置悬臂式叶片。在转桨式水轮机的转轮体内部装有叶片转动机构，在叶片与转轮体之间安装着转轮密封装置，用来止油和止水。 轴流式水轮机广泛应用于平原河流上的低水头电站，应用水头范围为3～55m ，目前最大应用水头不超过70m 。限制轴流式水轮机最大应用水头的原因是空化和强度两方面的条件。由于轴流式水轮机的过流能力大。单位流量11Q 和单位转速11n 都比较大，转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中的高，所以它具有较大的空化系数 。在相同水头下，轴流式水轮机转轮由于叶片数少，叶片单位面积上所承受的压差较混流式的大，叶片正背面的平均压差较混流式的大，所以它的空化性能较混流式的差。因此，在同样水头条件下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。随着应用水头的增加，将会使电站的投资大量增加，从而限制了轴流式水轮机的最大应用水头。另一方面是由于轴流式水轮机叶片数较少，叶片呈悬臂形式，所以强度条件较差。当使用水头增高时，为了保