一、簡介
水輪機是水電廠將水輪轉換為機械能的重要設備。

1、按能量方式轉換的不同，它可分為反擊式和沖擊式兩類。反擊型利用水流的壓能和動能，沖擊型利用水流動能。

2、反擊式中又分為混流、軸流、斜流和貫流四種；

3、沖擊式中又分為水斗、斜擊和雙擊式三種。

1）、混流式：

水流從四周沿徑向進入轉輪，近似軸向流出

應用水頭范圍：30m~700m
特點：結構簡單、運行穩定且效率高

2）、軸流式

水流在導葉與轉輪之間由徑向運動轉變為軸向流動

應用水頭：3~80m
特點：適用于中低水頭，大流量水電站

分類：軸流定槳、軸流轉槳

3）、沖擊式

轉輪始終處于大氣中，來自壓力鋼管的高壓水流在進入水輪機之前已經轉變為高速射流，沖擊轉輪葉片作功。

水頭范圍：300~1700m
適用于高水頭，小流量機組。
二、
水輪機主要基本參數
1、水輪機主要基本參數
水頭：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（設計水頭）

流量：Q
轉速:f=np/60
出力：N=9.81QHη（Kw）

效率：η

2、水輪機型式代號
混流式：HL
斜流式：XL
軸流轉槳式：ZZ
軸流定槳式：ZD
沖擊（水斗式）：CJ
雙擊式：SJ
斜擊式：XJ
貫流轉槳式：GZ
貫流定槳式：GD
對于可逆式，在其代號后增加N
3、混流式水輪機
型號：HL100—LJ—210
HL：代表混流式水輪機

100：轉輪型號（也稱比轉速）

LJ：立式金屬蝸殼

210：轉輪直徑（210厘米）

4、軸流式水輪機

ZZ560—LH—1130
ZZ：軸流轉槳式水輪機

560：轉輪型號

LH：立式混凝土蝸殼

1130：表示轉輪直徑為1130厘米

5、沖擊式水輪機
CJ47—W—170/2X15.0
CJ：沖擊式

W：臥軸

170：轉輪直徑170cm
2：2個噴嘴

15.0：射流直徑

三、水輪機主要部件
（一）、組成
引水部件、導水部件、工作部件、泄水部件

1、引水部件

組成：引水室（蝸殼）、座環

作用：以較小的水力損失把水流均勻地、對稱地引入導水部件，并在進入導葉前形成一定的環量。

2、導水部件

組成：導葉及其操作機構、頂蓋、底環

作用：調節進入轉輪的流量和形成轉輪所需的環量

3、工作部件

組成：轉輪

作用：直接將水流能量轉化為旋轉的機械能

4、泄水部件

組成：泄水錐、尾水管

作用：引導水流進入下游，尾水管同時還在轉輪后形成真空，利用轉輪出口到下游尾水之間的位能，恢復轉輪出口處的部分動能損失，以提高效率。

（二）、水輪發電機組裝置形式
立式和臥式

立式：根據推力頭的位置分懸式、全傘式、半傘式

（三）、混流式水輪機主要結構
由轉輪、主軸、導軸承、主軸密封、座環、蝸殼、頂蓋、底環、泄流環（基礎環）、止漏環、抗磨板、導葉及其操作機構、機坑里襯、機坑內環形吊車、尾水管等組成。

將水輪機分成三大部分：轉動部分、固定部分、埋入部分

1、轉動部分

轉動部分是機組的核心組成部分，是水能轉換成機械能/電能的關鍵。

轉動部分及其相關部件主要包括：轉輪、主軸、主軸密封等。

2、轉輪

轉輪是實現水能轉換的主要部件，它將大部分水能轉換成轉輪的旋轉機械能，并通過水輪機主軸傳遞給發電機。

水輪機的轉輪是將水能轉換成機械能。 

3、主軸

主軸是承受水輪機轉動部分的重量及軸向水推力所產生的拉力，同時傳遞轉輪產生的扭矩。

4、轉輪拆卸方式

現在立式機組轉輪的拆卸可以有三種方式：

下拆：將尾水錐管和底環以及轉輪由下方取出；

中拆：即取出一段中間軸并拆除頂蓋后，將轉輪由水車室取出；

上拆：用傳統方式，吊出發電機轉子并拆除頂蓋后由上方取出轉輪。 

5、主軸密封
主軸密封是水輪機關鍵部件之一，水輪機在運行過程中，其主軸密封的安全可靠運行，直接關系到水輪機是否安全運行

分類：平板密封（映站）、端面密封、螺旋（水泵）密封、滑動架密封等。

作用是：有效地阻擋尾水管中的水從主軸與頂蓋之間的間隙上溢，防止水輪機導軸承及頂蓋被淹，維持軸承和機組的正常運行。

6、檢修密封
檢修密封是當機組檢修、檢查或由于主軸密封損壞時投入的一種密封，又稱空氣圍帶；

檢修密封：當投入時壓縮空氣進入空氣圍帶，使空氣圍帶的凸出部位抱緊水導旋轉油盆與之配合的加工面或大軸法蘭，切斷尾水以防水淹水車室。

7、固定部分

頂蓋、底環、座環、支持環等

8、埋入部分
蝸殼、座環等

9、水輪機導軸承

作用
：

一是承受機組在各種工況下運行時通過主軸傳過來的徑向力 

二是維持已調好的軸線位置

10、筒式水導軸承循環方式
筒式瓦的油循環方式是采用自循環，潤滑油的自循環工作原理：當機組運行時，安裝在大軸上的水導軸承旋轉油盆與大軸一起旋轉，旋轉時油盆中油也跟著旋轉，由于離心力的作用，油盆中的油位形成邊緣高，中心低的狀態，即形成一個拋物面。在壓差的作用下，油經固定不動的軸承體圓周外部的進油孔進入瓦面的下環形油槽，由于大軸的轉動使油沿軸瓦面上的斜向油溝上移，并流經整個瓦面，使大軸與軸瓦之間的潤滑良好，同時帶走熱量，熱油流到上環形油槽經排油管流至冷卻器，熱油經冷卻后通過進油管進入油盆，以上潤滑油的路徑為一次工作過程。機組運行時潤滑油如此往復進行不停的循環，來滿足軸承的運行需要。

11、導水機構
組成：由導水機構由頂蓋、底環、導葉、連桿機構和接力器等組成。

作用：
1、是使水流進入轉輪之前形成旋轉并改變水流的入射角度
；

2、當機組出力發生變化時，用來調節流量
。

3、正常與事故停機時，用來截斷水流。 

導葉的轉動最終通過接力器和連桿機構來操縱導葉的開關

12、頂蓋
主要作用：
形成流道并承受相應的流體壓力 

固定和支撐活動導葉及其連桿機構

支撐水導軸承

支撐并組成機組的密封，包括主軸密封、檢修密封、上迷宮環等 

13、底環

作用：

與頂蓋一起形成過流通道

安裝導葉下軸承

14、基礎環
（支持環）

作用

在機組安裝時放座環，成為座環的基礎。

在水輪機安裝及檢修時，用來放置轉輪
。

15、尾水管

尾水管位于轉輪的下方是主要的通流部件
，作用是引導進出轉輪的水流。

水泵水輪機作水輪機運行時要求尾水管的斷面為緩慢擴散型

16、其他
緊急真空破壞閥：消除抬機現象

補氣裝置：尾水管十字架補氣、尾水短管補氣、軸心孔補氣

17、埋設管路

埋設管路主要包括

機組排水管路

機組測壓管路

壓水系統管路

回水排氣管路

機組冷卻潤滑系統管路


18、水輪機氣蝕（空化）及磨損
分類：間隙、空腔、翼型、局部

19、水輪機振動
按振動的原因：水力、機械、電磁

按振動方向：軸向和徑向

振動允許值：250~375r/min 合格為0.10
擺度允許值： 250r/min 0.05mm/m 375r/min 0.04mm/m
20、水輪機保護裝置



水輪機保護裝置是當機組在啟停和運行過程中發生危及設備和人身安全的故障時，自動采取保護或聯鎖措施，防止事故產生和避免事故擴大，從而保證人和設備的安全不受損害或將損害降到最低限度。

保護裝置主要包括 
振動保護裝置

壓力保護裝置：如轉輪上腔水壓力、冷卻水壓力

溫度保護裝置

導軸承油位保護裝置