水轮机静平衡

在混流式水轮机转轮的立式静平衡试验装置中，由平衡支柱、平衡盘、调整螺杆及平衡球、平衡支座、压板和千斤顶等组成。在平衡支座4的上部中孔内镶嵌有一个特制的大螺母，与平衡球上部的螺杆的螺纹相配合，使其将平衡系统的重量传递给平衡支柱。轴流式水轮机转轮的立式静平衡试验装置结构与混流式水轮机转轮试验装置结构类同 。

整体制造的水轮机转轮的静平衡在制造厂进行。大型水轮机组由于运愉条件的限制，需要将转轮分成若干瓣制作，运到施工现场后再组合焊接成整体，此时对转轮的静平衡工作需在现场进行。

过去对一些小的机组是在装设静平衡试验装置后，通过试加重块检查出不平衡位置及需要加配的重量进行加重处理。目前随着机组容量的加大，设备尺寸与重量均相应增加，对于静平衡的检测，改用4台短行程液压千斤顶，其顶部与转轮平而接触的头部为球面，使其尽量减小接触点。对于千斤顶的布置要求在水轮机转轮下边准确地按照互为90°的位置布置，并应使相对应的两套千斤顶连接线准确地通过转轮的中心线，在转轮的上边平面上放置两台精确的水平仪，测量精度应在0.04 mm/m以内，摆放的位置应互为90°并且应与千斤顶相对应。当准备工作完毕后，可以将径向相对应的两台液压干斤顶通入油压顶起转轮，当转轮抬起后可从水平仪测出与两台千斤顶连接线呈90°的位置重心偏差值，采取逐步试加重块确定转轮平面达到水平所需要的平衡重量及其径向位置。然后撤去油压，放下转轮并取下试加的重块。再对另外的两台相对应的千斤顶通入油压，顶起转轮，按照上述同样方法，测量出所需加的平衡重量及其径向位置，最后通过计算求出平衡重量与其配置位置，决定出消除不平衡的措施。

一般有两种方法，一种是挖除母材的方法，另一种是加焊配重块法。前者可以在重心偏大的一测挖除母材，后者则在其相对应的另一侧加焊配重块 ，通过校正以达到平衡，使其重心与旋转中心基本一致。至于采用哪一种方法，应视加工条件来决定，在制造厂由于机具设备完善可采用挖除母材的方法，而在现场则因加工条件困难可采取配焊重块的方法。2100433B

水轮机静平衡的目的，在于消除水轮机的转轮重心与其几何中心不一致的方法 。进行静平衡的目的，在于消除由于水轮机转轮在制作时铸造或加工不够精确，使转轮重心和几何中心不一致时，引起水轮机运行中出现的主轴摆度大、轴承偏磨或机组振动大等现象，以保证水轮发电机组的安全稳定运行。所采取的措施是进行人工平衡，也就是校正平衡。平衡工作包括确定平衡块重量、装设(或者是挖除)平衡重量的位置。

水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反

作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。

现代水轮机大多安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。

《水轮机》对水轮机的基本理论体系，包括水轮机的工作原理、水轮机的空化与空蚀、水轮机的相似理论、水轮机的特性与特性曲线和水轮机的选型设计等进行了介绍；对水轮机各部件，包括水轮机引水室、水轮机导水机构、水轮机转轮和水轮机尾水管进行了阐述；对水轮机的运行、检修和水轮机新技术进行了探讨。

《水轮机》在水轮机结构、水轮机的发展、水轮机引水室、水轮机导水机构、水轮机转轮设计、水轮机尾水管等方面比其他同类教材做了更为详尽的讲解。另外，还增加了水轮机安装、运行、检修、设计等方面的新技术，与学科前沿的发展紧密结合，为本教材注入了新的活力。

切击式水轮机，也叫水斗式水轮机或培尔顿式水轮机；按主轴的布置方式分为卧轴和立轴两种，无论哪种其转轮始终位于大气中。这种水轮机适用于高水头、小流量水电站；大型水斗式水轮机应用水头约300—1700米，小型的也可达到40—250米；目前世界上水头高于1000米的电站均采用水斗式水轮机，单机功率可以达到400MW以上 。

其主要结构包括输水管、喷流机构、转轮、折向器和机壳等切击式水轮机工作射流中心线与转轮节圆相切，故名切击式水轮机。其转轮叶片均由一系列呈双碗状水斗组成，故又称水斗式水轮机。切击式水轮机是目前冲击式水轮机中应用最广泛的一种机型。其应用水头一般为300-2000m，目前最高应用水头已达到1771.3m（澳大利亚的列塞克-克罗依采克水力蓄能电站，水轮机出力P=22.8MW）。

喷流机构主要由喷管、喷嘴、喷针（针阀）和喷针移动机构组成；其作用是把水流势能转化为射流动能，并通过移动喷针来调节流量。

转轮由圆盘和固定在它上面的水斗组成，射流冲向水斗，水斗与射流相互作用，射流动能转化为转轮旋转机械能；由于承受射流，水头越高对转轮强度要求也越高。

折向器就是一块高强度钢板（和驱动装置），机组甩负荷时折向器迅速使射流偏转，避免使机组转速过快。

机壳则主要起支撑水轮机轴承、排水的作用。

值得说明的是水斗水轮机中喷流机构和折向器都不只一套，其数量因型号各异，一般水头低时选4—6个，水头高时选2—3个。