第十二章 水电厂主要水工建筑物和动力设备.ppt

第十二章 水电厂主要水工建筑物和动力设备 第三节 水轮机工作原理及效率 一、水轮机工作原理 水流流经转轮的叶道时，受叶轮叶形和流道断面的约束，水流运动方向和流速大小不断发生变化，于是转轮在水流反作用力作用下绕轴旋转做功，将水能转变成机械能。 理想工况下。水流流经反击式水轮机的转轮流道 时，其势能的降落与动能的变化之和转换成流水反作用于转轮的旋转机械功。 冲击式水轮机只是利用水流动能做功的水力原动机 二、水轮机的基本方程 1、水轮机的转速 水轮机的转速n(r/min)是表明水轮机工作状态的参数之一。大中型水轮发电机组的水轮机与发电机直接相连接，发电机的定子具有一定的磁极对数。为保证发电机电压和频率的稳定，水轮发电机组的转速必须保持是一个标准的常数，称为水轮发电机组的工作转速。机组在正常工作情况下，其转速基本保持不变。 三、水轮机的能量损失及效率 1、水力损失和水力效率 从水轮机的引水室入口断而至尾水管出口断面之间，过流部件的沿程阻力、局部撞击、涡流、脱流等可能存在的损失所引起的水头降落，称为水轮机的水力损失。它随过流流速的增加(水轮机的出力增大)而增加。 2、容积损失和容积效率 3、机械损失和机械效率 4、水轮机发电机组的实际出力 水轮机轴端输出功率： 水轮发电机组发电功率： ηt为水轮发电机组的总效率。对于大中型水轮发电机组， ηt一般为0.82~0.87；对于小型水轮发电机组， ηt一般为0.66~0.76. 第四节 水电厂的主要辅助设备 一、水电厂的油系统设备 汽轮机油（透平油）系统和绝缘油系统两种 （1） 汽轮机油供给机组各轴承的润滑、散热和调节系统操作、传递能量所用的压力油。 （2）绝缘油供给电气设备，如变压器、油开关等用作绝缘、散热及消弧的油，叫做绝缘油 两独立的油系统中的主要设备是储油罐，用作接受和储存油，每个系统最少应有两个储油罐 ，一个储存净油，一个储存污油。布置在水电厂厂房内单独的储油室内。 油处理室里有滤油机、油泵等油处理设备。 * * 第一节 水电厂主要水工建筑物 一、拦水建筑物—坝 坝是截断河流、集中落差和水量、形成水库的大型水工建筑。坝是水利枢纽的工程主体，常见的坝型有土坝、混凝土重力坝、拱坝和支墩坝。 1、土坝：结构简单、地质要求较低、工作可靠、寿命较长 2、混凝土重力坝： 用混凝土和浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，它主要靠自重作用维持坝体的稳定，承受迎水面的水平推力和坝体自重力。 3、拱坝和支墩坝： 拱坝向迎水画呈拱形，支墩坝通常由多幅迎水斜面或小型拱画组成。 混凝土重力坝 土坝 拱坝 支墩坝 二、引水建筑物—引水口和引水渠道 1、引水口的布置 （1）、引水口要求有足够的进水能力，即具有平顺的入口轮廓、较大的断面尺寸(如隧洞的入口段，开挖成喇叭口状)； （2）、要保证引水水质符合要求(如在进水口设置拦污栅、拦沙和冲沙设施)； （3）、要设置必要的闸门(检修闸门、事故快速关断闸门)，为引水渠道的检修或事故性快速截流，提供控制引流量的手段。 大型水电厂采用水压引水方式，小型水电厂无压引水方式。 2、引水渠道及其附属水工建筑物 （1）无压引水渠道、压力前池和日调节池 （2）有压引水渠道和调压室 采用有压引水方式的水电厂，其有压引水隧洞中的水流充满整个过水断面，并承受较大的内水压力。 有压隧洞的内壁一般用水泥或钢板作衬砌，它的末端与水轮机的进水压力钢管相连接，压力钢管的末端(水轮机入口前)要装设蝴蝶阀，主要是因为水轮机组突然甩负荷而调速器又失灵时，避免机组飞车事故 （2）水击现象 在长度较大的有压引水隧道或压力水管中，由于水的惯性作用，当水轮机前的阀门突然开启或关闭时，隧道和管路中的水压力会突然降低或升高，压力隧道和管路中具有相当流量的水体，在惯性力作用下，压力突然降低或增高的压力值是很大的，这种现象叫做“水击现象” 因此：所有水电厂在设计阶段，都要进行认真的调节保证计算，获得系统最大和最小的内水压力值，研究减小水击现象的措施，选择合理的调速器调节时间和调节规律，以及导向叶片(或阀门)的启闭历时时间和启闭方式。 （3）调压室 第二节 水轮机 一、水轮机 的基本类型和型号 1、水轮机基本类型 水轮机：将水能转换成旋转机械功的水力原动机 1、冲击式—斗叶式水轮机 适用于水头高（100m~1700m）、流量相对较小的电站 2、混流式水轮机 水流通过导叶 ，沿幅向进入转轮，然后沿轴向流出转轮。 适用于水头范围2~670m，单机容量可达几百MW的电站。 3、混流式水轮机 水流进出转轮的方向始终为轴向。分为转浆式和定浆式 。 适用水头范围为2~88m，单机出力可达几百MW的机组。 4、贯流式水轮机 转轮与轴流式水轮机的转轮一样，