一、簡介
水輪機(jī)是水電廠將水輪轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的重要設(shè)備。
1、按能量方式轉(zhuǎn)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(jìn)入轉(zhuǎn)輪，近似軸向流出
應(yīng)用水頭范圍：30m~700m
特點：結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定且效率高
2）、軸流式
水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動
應(yīng)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(zhuǎn)槳
3）、沖擊式
轉(zhuǎn)輪始終處于大氣中，來自壓力鋼管的高壓水流在進(jìn)入水輪機(jī)之前已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚偕淞�，沖擊轉(zhuǎn)輪葉片作功。
水頭范圍：300~1700m
適用于高水頭，小流量機(jī)組。
二、
水輪機(jī)主要基本參數(shù)
1、水輪機(jī)主要基本參數(shù)
水頭：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（設(shè)計水頭）
流量：Q
轉(zhuǎn)速:f=np/60
出力：N=9.81QHη（Kw）
效率：η
2、水輪機(jī)型式代號
混流式：HL
斜流式：XL
軸流轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)
型號：HL100—LJ—210
HL：代表混流式水輪機(jī)
100：轉(zhuǎn)輪型號（也稱比轉(zhuǎn)速）
LJ：立式金屬蝸殼
210：轉(zhuǎn)輪直徑（210厘米）
4、軸流式水輪機(jī)
ZZ560—LH—1130
ZZ：軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)
560：轉(zhuǎn)輪型號
LH：立式混凝土蝸殼
1130：表示轉(zhuǎn)輪直徑為1130厘米
5、沖擊式水輪機(jī)
CJ47—W—170/2X15.0
CJ：沖擊式
W：臥軸
170：轉(zhuǎn)輪直徑170cm
2：2個噴嘴
15.0：射流直徑
三、水輪機(jī)主要部件
（一）、組成
引水部件、導(dǎo)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(huán)
作用：以較小的水力損失把水流均勻地、對稱地引入導(dǎo)水部件，并在進(jìn)入導(dǎo)葉前形成一定的環(huán)量。
2、導(dǎo)水部件
組成：導(dǎo)葉及其操作機(jī)構(gòu)、頂蓋、底環(huán)
作用：調(diào)節(jié)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的流量和形成轉(zhuǎn)輪所需的環(huán)量
3、工作部件
組成：轉(zhuǎn)輪
作用：直接將水流能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能
4、泄水部件
組成：泄水錐、尾水管
作用：引導(dǎo)水流進(jìn)入下游，尾水管同時還在轉(zhuǎn)輪后形成真空，利用轉(zhuǎn)輪出口到下游尾水之間的位能，恢復(fù)轉(zhuǎn)輪出口處的部分動能損失，以提高效率。
（二）、水輪發(fā)電機(jī)組裝置形式
立式和臥式
立式：根據(jù)推力頭的位置分懸式、全傘式、半傘式
（三）、混流式水輪機(jī)主要結(jié)構(gòu)
由轉(zhuǎn)輪、主軸、導(dǎo)軸承、主軸密封、座環(huán)、蝸殼、頂蓋、底環(huán)、泄流環(huán)（基礎(chǔ)環(huán)）、止漏環(huán)、抗磨板、導(dǎo)葉及其操作機(jī)構(gòu)、機(jī)坑里襯、機(jī)坑內(nèi)環(huán)形吊車、尾水管等組成。
將水輪機(jī)分成三大部分：轉(zhuǎn)動部分、固定部分、埋入部分
1、轉(zhuǎn)動部分
轉(zhuǎn)動部分是機(jī)組的核心組成部分，是水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能/電能的關(guān)鍵。
轉(zhuǎn)動部分及其相關(guān)部件主要包括：轉(zhuǎn)輪、主軸、主軸密封等。
2、轉(zhuǎn)輪
轉(zhuǎn)輪是實現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換的主要部件，它將大部分水能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，并通過水輪機(jī)主軸傳遞給發(fā)電機(jī)。
水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪是將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。
3、主軸
主軸是承受水輪機(jī)轉(zhuǎn)動部分的重量及軸向水推力所產(chǎn)生的拉力，同時傳遞轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的扭矩。
4、轉(zhuǎn)輪拆卸方式
現(xiàn)在立式機(jī)組轉(zhuǎn)輪的拆卸可以有三種方式：
下拆：將尾水錐管和底環(huán)以及轉(zhuǎn)輪由下方取出；
中拆：即取出一段中間軸并拆除頂蓋后，將轉(zhuǎn)輪由水車室取出；
上拆：用傳統(tǒng)方式，吊出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子并拆除頂蓋后由上方取出轉(zhuǎn)輪。
5、主軸密封
主軸密封是水輪機(jī)關(guān)鍵部件之一，水輪機(jī)在運行過程中，其主軸密封的安全可靠運行，直接關(guān)系到水輪機(jī)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(jī)導(dǎo)軸承及頂蓋被淹，維持軸承和機(jī)組的正常運行。
6、檢修密封
檢修密封是當(dāng)機(jī)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(dāng)投入時壓縮空氣進(jìn)入空氣圍帶，使空氣圍帶的凸出部位抱緊水導(dǎo)旋轉(zhuǎn)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(huán)、座環(huán)、支持環(huán)等
8、埋入部分
蝸殼、座環(huán)等
9、水輪機(jī)導(dǎo)軸承
作用
：
一是承受機(jī)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(diào)好的軸線位置
10、筒式水導(dǎo)軸承循環(huán)方式
筒式瓦的油循環(huán)方式是采用自循環(huán)，潤滑油的自循環(huán)工作原理：當(dāng)機(jī)組運行時，安裝在大軸上的水導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油盆與大軸一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)時油盆中油也跟著旋轉(zhuǎn)，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(tài)，即形成一個拋物面。在壓差的作用下，油經(jīng)固定不動的軸承體圓周外部的進(jìn)油孔進(jìn)入瓦面的下環(huán)形油槽，由于大軸的轉(zhuǎn)動使油沿軸瓦面上的斜向油溝上移，并流經(jīng)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(huán)形油槽經(jīng)排油管流至冷卻器，熱油經(jīng)冷卻后通過進(jìn)油管進(jìn)入油盆，以上潤滑油的路徑為一次工作過程。機(jī)組運行時潤滑油如此往復(fù)進(jìn)行不停的循環(huán)，來滿足軸承的運行需要。
11、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)
組成：由導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉、連桿機(jī)構(gòu)和接力器等組成。
作用：
1、是使水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之前形成旋轉(zhuǎn)并改變水流的入射角度
；
2、當(dāng)機(jī)組出力發(fā)生變化時，用來調(diào)節(jié)流量
。
3、正常與事故停機(jī)時，用來截斷水流。
導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)動最終通過接力器和連桿機(jī)構(gòu)來操縱導(dǎo)葉的開關(guān)
12、頂蓋
主要作用：
形成流道并承受相應(yīng)的流體壓力
固定和支撐活動導(dǎo)葉及其連桿機(jī)構(gòu)
支撐水導(dǎo)軸承
支撐并組成機(jī)組的密封，包括主軸密封、檢修密封、上迷宮環(huán)等
13、底環(huán)
作用：
與頂蓋一起形成過流通道
安裝導(dǎo)葉下軸承
14、基礎(chǔ)環(huán)
（支持環(huán)）
作用
在機(jī)組安裝時放座環(huán)，成為座環(huán)的基礎(chǔ)。
在水輪機(jī)安裝及檢修時，用來放置轉(zhuǎn)輪
。
15、尾水管
尾水管位于轉(zhuǎn)輪的下方是主要的通流部件
，作用是引導(dǎo)進(jìn)出轉(zhuǎn)輪的水流。
水泵水輪機(jī)作水輪機(jī)運行時要求尾水管的斷面為緩慢擴(kuò)散型
16、其他
緊急真空破壞閥：消除抬機(jī)現(xiàn)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(shè)管路
埋設(shè)管路主要包括
機(jī)組排水管路
機(jī)組測壓管路
壓水系統(tǒng)管路
回水排氣管路
機(jī)組冷卻潤滑系統(tǒng)管路
18、水輪機(jī)氣蝕（空化）及磨損
分類：間隙、空腔、翼型、局部
19、水輪機(jī)振動
按振動的原因：水力、機(jī)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(jī)保護(hù)裝置
水輪機(jī)保護(hù)裝置是當(dāng)機(jī)組在啟停和運行過程中發(fā)生危及設(shè)備和人身安全的故障時，自動采取保護(hù)或聯(lián)鎖措施，防止事故產(chǎn)生和避免事故擴(kuò)大，從而保證人和設(shè)備的安全不受損害或?qū)p害降到最低限度。
保護(hù)裝置主要包括
振動保護(hù)裝置
壓力保護(hù)裝置：如轉(zhuǎn)輪上腔水壓力、冷卻水壓力
溫度保護(hù)裝置
導(dǎo)軸承油位保護(hù)裝置
