示由圆盘状变为喇叭状,水流从这种转轮中通过时,它的方 向在某种程度上可以视作斜流的了。为了进一步减少水流的 摩阻力,除去转轮下环,再减少一些轮叶就成了图1-1那种 形状,它已经是真正的斜 流式水轮机了。然丽这种 水轮机并没有获得发展, 它只是作为混流式过渡到 轴流式水轮机的中间产 物。为了更进一步在低水 头下获得较高的转速和较 大的出力,水流轴向的螺 图1-11最早的斜流式转轮 桨式水轮机如图1-12所示。图1-13所示水轮机是轴流式水轮 机的始祖,他们首先用了尾水管,今口的螺桨式可能就是在 这个基础上改良发展出来的 的1-12具有外轮缘的轴 图1-13最早的轴流式 流式水轮机 水轮机 14
轴流式水轮机的另一型式是转桨式,即习惯上的卡普兰 式,是卡普兰于1916年在继1912年的螺桨水轮机之后提出 的,与螺桨式水轮杌比较起来,它最大的特征是其转轮体 内有一套传动机构(图1-14),使轮叶可以随着导水机构的 动作协调地旋转一个角度,以迎合经过导叶流进来的水流 必须提出,有些螺桨式也有使轮叶根据需要转动一个角度 的,但是那必须在水轮机停车后才能进行,它不象转桨式那 样能和导水机构一起根据出力需要而共同动作,轮叶和导水 机构间没有协联动作的所谓双重调节机构,只靠导叶单独调 节,所以它仍然是轴流定桨式 图1-14转叶机构示意图 1—叶片;2一转害;3-连杆;4操作架;5一活塞 特别注意的是转桨式水轮机由于轮叶的角度可以随时和 导叶角度配合,水流进入转轮时很少碰撞,离开工作轮时也 较符合于原始设计意图,所以效率不因出力改变而急剧降 低,这是定桨式所不及的,也正因为它有这一优点,同时构 造尺寸在同样水头、同样出力下比混流式要小,所以最近几 12
十年来人们努力把转桨式水轮机应用于较高水头电站。目前 捷克的八叶转桨式水轮机已用在56m的水头下,出力50680 kW;法国包特水电站的转桨式水轮机水头高达70,1m,出 力2370kW,转速375r/min;而意大利烈姆比水电站上的 转桨式水轮机在高达88m的水头下工作,出力13500kW,转 速375r/min,轴流转桨式水轮机不可能于更高的水头,主 要是强度受到限制,同时电站的经济性和水轮机的安全性很 难兼顾。 轴流式水轮机是以转轮室的最大直径作为名义直径的, 见图1-15.当然转轮室与转轮叶片外缘之间应有间隙8,而 15 D-9500 +0 图1-15轴流式水轮机转轮室
且这个间隙对水轮机效率有重要的影响,通常δ。=D1-Dr =0.001ID 2.导水机构 导水机构除了一般混流式水轮机常用的圆柱环形多导叶 式外,还有圆锥环形的[图1-16(a)]以及导叶的转轴与水 轮机主轴垂直的圆盘环形多导叶式[图1-16(b) 图1-16圆锥式及國盘式导水机构 3,轴流式水轮机的引水部件和尾水管 轴流式水轮机的引水部件,有明槽式混凝土蜗壳式,对 于高水头的轴流转桨式水轮机来说,应该采用金属蜗壳,它 们的代号和混流式水轮机的引水部件代号相同。 轴流式水轮机的主轴的位置可横可竖,也可以是倾斜 的,尾水管可以是直尾管或弯尾管 14
贾流式水轮机 当轴流式水轮机的主轴水平(或倾斜)时,发电机转子 在转轮的外缘上,故转轮前后过流道为直线形或近于直线形, 而导水机构是圆盘形或圆锥环形多导叶式,又采用了直尾水 管时,这种装置是标准的所谓全贯流式,见图1-17。图中只有 轴承1和2、推力轴3及受油器4布置在管子状的室内。 直接在转轮6的外缘安装了发电机的转子而与定子一起布置 在环形坑内,导水机构7就是圆环形的,显然水流是轴向 的 的 Tmmt 图1-17全贯流式水轮机结构简掘 1、2一轴承;3一推力承;4-受油器;5-发电机转子; 6一转轮;7一导水机构 把发电机安装在灯泡内就叫做灯泡式或半贯流式机组 (图1-18)。导水机构是圆锥环形多导叶片,尾水管中的水 流不转弯,因此水力损失也较小,这种水轮机比同直径的立 式机组功率要增大20%~35%,厂房造价也可低10%~15%, 所以对于低水头的水电站采用灯泡式机组的趋势越来越大 四、斜流转桨式水轮机 如上所述轴流转桨式水轮机的工作水头受到了限制。目 15