水轮机工作原理课件.ppt

《水轮机工作原理课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、水轮机中的水流运动一、蜗壳中的水流运动蜗壳是水流进入水轮机的第一个部件。通过它将水引向导水机构并进入转轮区。蜗壳应满足下列基本要求：⑴尽可能减少水力损失以提高水轮机效率；⑵保证导水机构周围的进水流量均匀，水流呈轴对称，使转轮四周受水流的作用力均匀，以便提高运行的稳定性；水轮机各过流部件水流运动的特点水轮机中的水流运动⑶水流在进入导水机构前应具有一定的旋转环量（即具有一定的圆周分速度），以保证在水轮机的主要工况下导叶处在不大的冲角下被绕流，即水流进入导水机构时水力损失较小。无撞击进口进口有撞击（水力损失）导叶骨线漩涡消耗动能，加

2、大水力损失漩涡还可能引起空化，产生汽蚀相对速度⑷有合理的断面尺寸及形状，以降低电站厂房投资及便于电站辅助设备的布置（如导水机构的接力器及传动机构的布置）。水轮机蜗壳3、导水机构调节水轮机流量的功能导水机构由导叶和导叶传动机构组成。导叶传动机构通过改变导叶位置，调节水轮机流量。水轮机中的水流运动导叶调节流量的调节方程水轮机导水机构水轮机导水机构三、转轮中的水流运动水流通过水轮机转轮流道时，一方面沿着弯曲的转轮叶片做相对运动，另一方面又随转轮旋转。因此，转轮中的水流形成一种复杂运动。为简化问题，一般假定转轮叶片数和导叶数为无限多，

3、且水流在水轮机中的运动可做如下假设：⑴稳定流：认为在水头、流量和转速一定的情况下(即固定工况下)，水流在引水室、导水机构、尾水管中的流动以及在转轮中相对于叶片的流动是稳定的，即不随时间而改变运动状况。⑵轴对称流：认为水流对称于水轮机轴线流向导叶和转轮，即导叶周围的水流运动状况在3600的圆周线上各处相同。水轮机中的水流运动水轮机转轮混流式水轮机转轮装配图水轮机中的水流运动2、水流运动的合成与分解水流在转轮中的运动，一方面是水流相对于转轮叶片流动，即相对运动，另一方面随转轮转动，即圆周运动或牵连运动。转轮中的水流的绝对运动可看成

4、这两种运动的合成。若用速度关系表示，则绝对速度是相对速度与圆周速度的矢量和速度三角形：绝对速度——在静止的地面上看到的水流速度；相对速度——随转轮一起运动时看到的水流速度；圆周速度——考察点随转轮转动时的线速度。＝Wm水轮机中的水流运动在实际应用中为了分析的方便，常把绝对速度分解为式中——绝对速度沿圆周方向的分量，称为绝对速度圆周分速度；——垂直于圆周方向的分量。因垂直圆周方向的平面都通过水轮机轴向，因而在轴面上，故称为轴面速度。在转轮的水力设计时，或当分析水流在转轮中的流动时，常常要应用到这两个速度分量。3、转轮进、出口速度

5、三角形水流通过转轮时，转轮获得能量的大小主要决定于水流流经转轮进、出口其运动状态的变化。而速度三角形实质上表征着水轮机的工作状态。这是因为速度三角形与水轮机工作参数水头H、流量Q及转速n等直接有关。因此有必要研究和分析转轮进、出口速度三角形。（1）混流式转轮进、出口速度三角形混流式转轮进、出口速度三角形水轮机中的水流运动水流作用于叶片的力矩、水轮机基本方程式和效率水轮机的水力理论是研究其性能、流态与流道形状之间的相互关系，这些关系中最重要的是研究当流体通过转轮时流体扭转变化与流体传递到转轮的力矩关系。水轮机的基本方程式就是在理

6、论上建立这个关系。水轮机基本方程式及其含义、水轮机的各种损失及相应的效率计算根据动量矩定理，单位时间内水流质量对定轴的动量矩变化等于作用在该质量上的全部外力对定轴的力矩和，即式中Ma——外力矩。在时刻t，水流质量充满转轮流道ABCD，经过时间dt后，这部分质量运动到A’B’C’D’，此时有BB’C’C部分的水流从流道中流出，其质量为，q为通过该流道的流量。在流道的进口处，经dt时间后流空的AA’D’D部分为后继水流充满，其质量也应是。考虑水流通过转轮时动量矩的变化：水流作用于叶片的力矩、水轮机基本方程式和效率在dt时间内将转轮

7、中的水流运动看成是稳定流动，则A’BCD’部分的动量矩没有变化，因而流道的动量矩变化就等于BB’C’C部分的动量矩减去AA’D’D部分的动量矩，即假设在整个转轮进、出口处与分别为常数，则整个转轮流道水流质量总的动量矩变化为水流作用于叶片的力矩、水轮机基本方程式和效率水流作用于叶片的力矩、水轮机基本方程式和效率上述的水流动量矩变化是由dt时段内作用在水流上的外力对水轮机旋转轴线的力矩引起的。下面三种外力并不产生这种力矩：⑴重力：因重力的合力与轴线重合或相交；⑵上冠、下环的内表面对水流压力：因这些表面为旋转面，故压力与轴线相交；⑶

8、转轮外的水流在转轮进、出口处对所考虑的水流压力：因这两部分水流在转轮进、出口处的接触面可看作是旋转面，故压力与轴向相交。水流通过转轮时动量矩的变化仅由叶片的作用力矩引起。二、水轮机基本方程式设叶片对水流的作用力矩为Mb，则由此得则水流对转轮叶片的作用力矩为（大小相等，方向相反