1、第十二章第十二章 水電廠主要水工建水電廠主要水工建筑物和動力設備筑物和動力設備第一節第一節 水電廠主要水工建筑物水電廠主要水工建筑物一、攔水建筑物一、攔水建筑物壩壩壩是截斷河流、集中落差和水量、形成水庫的大型壩是截斷河流、集中落差和水量、形成水庫的大型水工建筑。壩是水利樞紐的工程主體，常見的壩型水工建筑。壩是水利樞紐的工程主體，常見的壩型有土壩、混凝土重力壩、拱壩和支墩壩。有土壩、混凝土重力壩、拱壩和支墩壩。 1、土壩：結構簡單、地質要求較低、工作可靠、壽、土壩：結構簡單、地質要求較低、工作可靠、壽命較長命較長2、混凝土重力壩：、混凝土重力壩： 用混凝土和漿砌石修筑的大體用混凝土和漿砌石修筑的

2、大體積擋水建筑物，它主要靠自重作用維持壩體的穩定，積擋水建筑物，它主要靠自重作用維持壩體的穩定，承受迎水面的水平推力和壩體自重力。承受迎水面的水平推力和壩體自重力。3、拱壩和支墩壩：、拱壩和支墩壩： 拱壩向迎水畫呈拱形，支墩壩拱壩向迎水畫呈拱形，支墩壩通常由多幅迎水斜面或小型拱畫組成。通常由多幅迎水斜面或小型拱畫組成。混凝土重力壩混凝土重力壩土壩土壩拱壩拱壩支墩壩支墩壩二、引水建筑物二、引水建筑物引水口和引水渠道引水口和引水渠道1、引水口的布置、引水口的布置（1）、引水口要求有足夠的進水能力，即具有平順）、引水口要求有足夠的進水能力，即具有平順的入口輪廓、較大的斷面尺寸的入口輪廓、較大的斷面尺

3、寸(如隧洞的入口段，開如隧洞的入口段，開挖成喇叭口狀挖成喇叭口狀)；（2）、要保證引水水質符合要求）、要保證引水水質符合要求(如在進水口設置攔如在進水口設置攔污柵、攔沙和沖沙設施污柵、攔沙和沖沙設施)；（3）、要設置必要的閘門）、要設置必要的閘門(檢修閘門、事故快速關斷檢修閘門、事故快速關斷閘門閘門)，為引水渠道的檢修或事故性快速截流，提供，為引水渠道的檢修或事故性快速截流，提供控制引流量的手段。控制引流量的手段。大型水電廠采用水壓引水方式，小型水電廠無壓引水大型水電廠采用水壓引水方式，小型水電廠無壓引水方式。方式。2、引水渠道及其附屬水工建筑物、引水渠道及其附屬水工建筑物（1無壓引水渠道、壓

4、力前池和日調節池無壓引水渠道、壓力前池和日調節池（2有壓引水渠道和調壓室有壓引水渠道和調壓室采用有壓引水方式的水電廠，其有壓引水隧洞中的水流充滿采用有壓引水方式的水電廠，其有壓引水隧洞中的水流充滿整個過水斷面，并承受較大的內水壓力。整個過水斷面，并承受較大的內水壓力。有壓隧洞的內壁一般用水泥或鋼板作襯砌，它的末端與水有壓隧洞的內壁一般用水泥或鋼板作襯砌，它的末端與水輪機的進水壓力鋼管相連接，壓力鋼管的末端輪機的進水壓力鋼管相連接，壓力鋼管的末端(水輪機入口水輪機入口前前)要裝設蝴蝶閥，主要是因為水輪機組突然甩負荷而調速要裝設蝴蝶閥，主要是因為水輪機組突然甩負荷而調速器又失靈時，避免機組飛車事故

5、器又失靈時，避免機組飛車事故（2水擊現象水擊現象 在長度較大的有壓引水隧道或壓力水管中，由于水的慣在長度較大的有壓引水隧道或壓力水管中，由于水的慣性作用，當水輪機前的閥門突然開啟或關閉時，隧道和管性作用，當水輪機前的閥門突然開啟或關閉時，隧道和管路中的水壓力會突然降低或升高，壓力隧道和管路中具有路中的水壓力會突然降低或升高，壓力隧道和管路中具有相當流量的水體，在慣性力作用下，壓力突然降低或增高相當流量的水體，在慣性力作用下，壓力突然降低或增高的壓力值是很大的，這種現象叫做的壓力值是很大的，這種現象叫做“水擊現象水擊現象” 因此：所有水電廠在設計階段，都要進行認真的調節保因此：所有水電廠在設計階

6、段，都要進行認真的調節保證計算，獲得系統最大和最小的內水壓力值，研究減小水證計算，獲得系統最大和最小的內水壓力值，研究減小水擊現象的措施，選擇合理的調速器調節時間和調節規律，擊現象的措施，選擇合理的調速器調節時間和調節規律，以及導向葉片以及導向葉片(或閥門或閥門)的啟閉歷時時間和啟閉方式。的啟閉歷時時間和啟閉方式。（3調壓室調壓室第二節第二節 水輪機水輪機 一、水輪機一、水輪機 的基本類型和型號的基本類型和型號1、水輪機基本類型、水輪機基本類型水輪機：將水能轉換成旋轉機械功的水力原動機水輪機：將水能轉換成旋轉機械功的水力原動機1、沖擊式、沖擊式斗葉式水輪機斗葉式水輪機適用于水頭高適用于水頭高1

7、00m1700m）、流量相對較）、流量相對較小的電站小的電站2、混流式水輪機、混流式水輪機水流通過導葉水流通過導葉 ，沿幅向進入轉輪，然后沿軸向流出，沿幅向進入轉輪，然后沿軸向流出轉輪。轉輪。適用于水頭范圍適用于水頭范圍2670m，單機容量可達幾百，單機容量可達幾百MW的的電站。電站。3、混流式水輪機、混流式水輪機水流進出轉輪的方向始終為軸向。分為轉漿式和定水流進出轉輪的方向始終為軸向。分為轉漿式和定漿式漿式 。適用水頭范圍為適用水頭范圍為288m，單機出力可達幾百，單機出力可達幾百MW的的機組。機組。4、貫流式水輪機、貫流式水輪機轉輪與軸流式水輪機的轉輪一樣，但整個機組為臥式轉輪與軸流式水輪

8、機的轉輪一樣，但整個機組為臥式或斜式或斜式 適用水頭范圍為適用水頭范圍為25m一下，單機出力可達幾十一下，單機出力可達幾十MW的的機組。機組。全貫流式水輪機全貫流式水輪機燈泡貫流式水輪機燈泡貫流式水輪機5、斜流式水輪機、斜流式水輪機它的葉輪輪葉軸線與葉輪主鈾的軸線斜交，進出葉輪的它的葉輪輪葉軸線與葉輪主鈾的軸線斜交，進出葉輪的水流與葉輪主軸線斜交。轉輪可做成轉槳式或定槳式、水流與葉輪主軸線斜交。轉輪可做成轉槳式或定槳式、適用水頭范圍在適用水頭范圍在40200m。可作為可逆機組用于抽水。可作為可逆機組用于抽水蓄能電廠。蓄能電廠。2、水輪機的裝置方式、水輪機的裝置方式水輪發電機組的主軸布置方式。目

9、前水輪發電機組的主軸布置方式。目前2種：臥式和種：臥式和立式。立式。3、水輪機的型號、水輪機的型號（1水輪機的比轉速水輪機的比轉速比轉速：當有效水頭比轉速：當有效水頭H=1m，水輪機出力，水輪機出力P=1kW時，與原型水輪機按一定相似關系建立起來的模時，與原型水輪機按一定相似關系建立起來的模型水輪機所具有的轉速。型水輪機所具有的轉速。反擊式水輪機：反擊式水輪機： 沖擊式水輪機：沖擊式水輪機：比轉速越大，機組過流量越大比轉速越大，機組過流量越大（2水輪機的型號水輪機的型號我國生產的水輪機型號由三部分代碼組成：我國生產的水輪機型號由三部分代碼組成：第一部分由漢語拼音字頭和阿拉伯數字表示：指水第一部

10、分由漢語拼音字頭和阿拉伯數字表示：指水輪機的型式和水輪機的比轉速；輪機的型式和水輪機的比轉速；第二部分由兩個漢語拼音字母組成，其中第一個字第二部分由兩個漢語拼音字母組成，其中第一個字母表示水輪機主軸裝置型式，第二個字母表示水輪母表示水輪機主軸裝置型式，第二個字母表示水輪機引水室的特征；機引水室的特征；第三部分表示水輪機轉輪的標稱直徑第三部分表示水輪機轉輪的標稱直徑(cm)。HL200-LJ-250 ZZ500-LH-10202QJ150-W-120/2*10二、水輪機的基本結構二、水輪機的基本結構1、反擊式水輪機的主要組成構件、反擊式水輪機的主要組成構件 組成：水輪機室、導水機構、轉輪和泄水機

11、構組成：水輪機室、導水機構、轉輪和泄水機構 1、水輪機室、水輪機室作用：以較小的水頭損失、經濟合理的尺寸，將水作用：以較小的水頭損失、經濟合理的尺寸，將水流軸對稱地引導、聚集，注入轉輪。流軸對稱地引導、聚集，注入轉輪。蝸殼的作用：是使水流產生圓周運動，并引導水流蝸殼的作用：是使水流產生圓周運動，并引導水流均勻地、軸對稱地進入水輪機均勻地、軸對稱地進入水輪機 完全蝸殼金屬蝸殼）：最大包角完全蝸殼金屬蝸殼）：最大包角345不完全蝸殼混凝土蝸殼）：包角不完全蝸殼混凝土蝸殼）：包角1802252、導水機構、導水機構作用：使水流沿著有利的方向進入水輪機的轉輪，作用：使水流沿著有利的方向進入水輪機的轉輪，

12、并調節進入轉輪的流量使水輪機的出力與外界負荷并調節進入轉輪的流量使水輪機的出力與外界負荷變化的要求相適應。關閉導水機構，可使水輪機停變化的要求相適應。關閉導水機構，可使水輪機停止運行。止運行。組成：導葉、頂蓋、底環及傳動機構組成：導葉、頂蓋、底環及傳動機構3、轉輪：將水能轉變為機械能的核心部件、轉輪：將水能轉變為機械能的核心部件4、泄水機構、泄水機構尾水管尾水管大中型水電廠的水輪機尾水管為彎曲形。由直管段、大中型水電廠的水輪機尾水管為彎曲形。由直管段、彎曲段、擴散段組成彎曲段、擴散段組成作用作用1） 將轉輪出口的水流引向下游。將轉輪出口的水流引向下游。 （2回收尾水管淹沒部分水頭的能量。回收尾

13、水管淹沒部分水頭的能量。 （3回收部分動能，提高水輪機的運行效率。回收部分動能，提高水輪機的運行效率。（二沖擊式水輪機的主要組成部分（二沖擊式水輪機的主要組成部分組成：組成： 轉輪、噴嘴、針閥、偏流器、主軸和機殼轉輪、噴嘴、針閥、偏流器、主軸和機殼三、水輪機的汽蝕現象和安裝高程三、水輪機的汽蝕現象和安裝高程1、水輪機的汽蝕現象、水輪機的汽蝕現象這種過程發生在水輪機金屬部件附近，撞擊會造這種過程發生在水輪機金屬部件附近，撞擊會造成金屆表面海綿狀機械破壞，這些現象，總稱為成金屆表面海綿狀機械破壞，這些現象，總稱為水輪機的汽蝕現象水輪機的汽蝕現象為了限制汽蝕現象的產生和發展，常采用的措施為了限制汽蝕現象的產生和發展，常采用的措施有：有：避免水輪機組長時間在低負荷下運行或適當地補避免水輪機組長時間在低負荷下運行或適當地補入空氣破壞真空；改進和完善轉輪輪葉形和提高入空氣破壞真空；