水轮机设计[版]_水轮机设计

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水轮机组结构讲课

（一）1.水轮机的工作参数

水轮机的工作参数是表征水流通过水轮机时水流能量转换为转轮机械能过

程中的一些特性数据。水轮机的基本工作参数主要有水头

H、流量

Q、出力

P、效率、转速

n。

水头

H

水轮机的水头

（亦称工作水头）

是指水轮机进口和出口截面处

单位重量的水

流能量差，单位为

m。

水轮机水头

H

又称净水头，是水轮机做功的有效水头。上游水库的水流经

过进水口拦污栅、闸门和压力水管进入水轮机，水流通过水轮机做功后，由尾水

管排至下游，在这一过程中，产生水头损失

w h

。上、下游水位差值称为水电站 的毛水头或静水头 g H，它代表的是

单位重量水体所具有的势能，其单位为

m。

因而，水轮机的工作水头又可表示为：

w g h H H

（1-2）

式中

g H

——水电站毛水头，m ；

w h

——水电站引水建筑物中的水力损失，m。

毛水头与净水头区别在于：

毛水头是坝体上下游水体的能量差，净水头是水

轮机进口和出口水体的能量差。

毛水头静态的，净水头是动态的，当机组运行时，毛水头和净水头都是存在的；

当机组停机时，水体不流动了，间断了，净水头就

不存在了，可势能依然存在，毛水头就存在。

．最大水头

max H，是允许水轮机运行的最大净水头。它对水轮机结构的强

度设计有决定性的影响。

．最小水头

min H，是保证水轮机安全、稳定运行的最小净水头。．

加权平均水头

a H，是在一定期间内

（视水库调节性能而定），所有可能出

现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。

4.设计水头

r H，是水轮机发出额定出力时所需要的净水头，这个值是在电站

设计时根据水库和水文资料等确定的一个值。

水轮机的水头，表明水轮机利用水流单位机械能的多少，是水轮机最重要的

基本工作参数，其大小直接影响着水电站的开发方式、机组类型以及电站的经济

效益等技术经济指标。

流量

Q

水轮机的流量是单位时间内通过水轮机某一既定过流断面的水流体积，常用

符号

Q

表示，常用的单位为 m 3 /s。

在设计水头下，水轮机以额定转速、额定出力

运行时所对应的水流量称为设计流量。

转速

n

水轮机的转速是水轮机转轮在单位时间内的旋转次数，常用符号

n 表示，常

用单位为

r/min。

飞逸转速是指当机组带负荷运行时，因某种原因甩掉负荷，而导叶又刚好失