水利机械的基础知识

 　　1、水力发电的原理：在天然河流上修建水工建筑物(如拦河大坝)，集中水头(形成水位差)，然后将水流输送到水轮机中，使：水能→水轮机的旋转机械能→驱动发电机将机械能转化为电能→输电线路→用户。
　　2、水力机械：使水流运动和水流的能量与机械运动和机械能相互转换的一种机器。。
　　水力机械按能量转换方式的不同可分为：
　　(1)水力原动机：将水能转换为固体机械能的机械，使水流能量减少，如水轮机
　　(2)水力工作机将固体机械能传递给液体，达到输送液体、增加液体动能和势能的机械，使水流能量增加，如水泵。(3)可逆式水力机械(水泵水轮机)：既可作水轮机又(4)水力传动装置：如水轮泵的齿轮、叶片的转动 (5)水力推进器：如船舶螺旋桨
　　已知水能转化为电能的公式为：Nf=9.81QHη
　　基本参数包括：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，此外还有工作力矩M、机组转速n及这些参数之间的关系。 3．水轮机的工作水头H（m）：应为水轮机进水口断面（B-B）和尾水管出口断面（C-C）处单位重量水流能量之差。
　　4水电站毛水头Hm ①反击式水轮机：为水电站的上下游水位差，表达式为： ②冲击式水轮机：为上游水位与喷嘴处的高程差。
　　5..水电站的工作水头：又称为净水头，即等于水电站毛水头扣除压力引水系统中的水头损失后的水头，这也就是水轮机利用的有效水头，表达式为：B
　　Am
　　hHH??? 6、水轮机的特征水头：（1）最大工作水头：Hmax=Z正-Z下min-hA-B。Z正为上游正常设计水位；Z下min为下游最低水位，一般取一台机组发电时下游水位。（2）最小工作水头: Hmin=Z死-Z下max-hA-B。Z死为上游死水位；Z下max为下游最高水位，一般取全部机组发电时的下游水位或汛期下泄安全泄量时的水位（3）设计水头(计算水头)Hr：水轮机发额定出力时的最小水头， （4）加权平均水头：水电站出现次数最多、历时最长的水头，表达式为： )
　　(81.9kWQHNT
　　?? 60/pnf?
　　7.额定转速 对于一定的发电机，其磁极对数也一定，因此为了保证供电质量，使电流频率保持50Hz不变，在正常情况下，机组的转速也应保持为相应的固定转速，该转速称为水轮机或机组的额定转速，并与发电机的同步转速相等。 水轮机的比转速ns的定义：同一轮系水轮机，当其工作水头H=1m，出力N=1kW时，所具有的转速。
　　飞逸转速nf 的定义：当水流能量与转速升高时的机械摩擦损失能量相平衡时，转速达到某一稳定的最大值，这个最大空转n称为水轮机的飞逸转速。
　　8.水轮机分类 水轮机所利用的水流能量为水流经过转轮叶片进出口两点的水流势能量EP与动能量EC的总和。
　　(1) 若EP=0，则EC=1，这种完全利用水流动能工作的水轮机种为冲击式水轮。 (2) 若0 反击式水轮机原理 水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，水流以势能和动能给每个转轮叶片以反作用力，从而产生旋转力矩使转轮转动。