混流式水轮机结构.pdf

第一节 混流式水轮机结构 一、概述 混流式水轮机是反击式水轮机的一种，其应用水头范围很广，从20~700m 水头均可使 用。它结构简单，制造安装方便，运行可靠，且有较高的效率和较低的空蚀系数。现以图 2- 1 所示的混流式水轮机为例来介绍这种水轮机结构。水轮机的进水部件是具有钢板里衬的 蜗壳，座环支柱也称固定导叶 1，在转轮四周布置着导水机构导叶2 。座环支柱具有坚固的 a b 上环 和下环 ，蜗壳和上下环焊接在一起。导叶轴颈用衬套（钢或尼龙材料）支承在底 环3 和固定于顶盖4 的套筒5 上。底环固定于座环的下环上面。顶盖用螺钉6 与座环的上环 连接。导水的传动机构是由安置在导水叶上轴颈的转臂 12，连杆 13 和控制环 14 组成。导 a 叶的开度 0 （从导叶出口边端到相邻导叶背部的最短距离）的改变是通过导水机构的两个 接力器 16 和控制环连接的推拉杆 15 传动控制环来实现的。 图2- 1 HL200-LJ-550 水轮机剖面图（高度单位：m ，尺寸单位：mm ） 1—固定导叶；2—导叶；3—底环；4—顶盖；5—套筒；6—螺钉；7—主轴法兰；8—主轴；9—上冠； 10—下环；11—叶片；12—转臂；13—连杆；14—控制环；15—推拉杆；16—接力器；17—导轴承； 19a 19b a b 18—泄水锥； , —上，下迷宫环； —坐环上环； —坐环下环；20—连接螺栓 b 0 由于混流式水轮机应用水头较高，导叶承受的弯曲载荷大，因此导叶的相对高度 与 轴流式水轮机比较起来做得短一些，以减小跨度。此外，随着水头增高，相同功率下水轮机 b 0 的过流量减小，这样有可能减小流道的过流载面。 一般随水头增加而减小。 导叶和水轮机顶盖4 及底环3 之间的间隙及相邻导叶在关机时的接合面都会有漏水现象。 一般采用橡胶的或金属制成的密封件，可使导水机构关闭时的漏水量最小。在高水头的水轮 机中，有时采用专门的管状密封装置，在关机时其内腔充以压缩空气，能使端面完全密封。 转轮是水轮机将水流能量转换为机械能的核心部件。水流通过导水机构进入转轮。转轮 由上冠9，下环10 和叶片 11 组成。一般混流式水轮机有 14~19 个叶片。叶片、上冠和下环 组成坚固的整体钢性结构。转轮上冠与主轴8 的下法兰连接。泄水锥18 与上冠连接，用于 消除水流旋蜗。 转轮密封19a ，19b 是安置在转轮上冠和下环上的多槽环。水轮机工作时，转轮前后 的水流个别为高压与低压，转轮后常形成真空。因此，水轮机工作时有部分水流经过转动与 不转动部件之间的间隙无益地漏掉，从而使水轮机效率降低。密封环就是为了减少流量漏损。 当水经过密封环空间时，受到突然扩大和缩小的局部水力阻挡，产生水力损失，从而减小流 速，使通过缝隙的流量减小。 减压孔联通转轮上腔和转轮下面的低压区，从而减小由推力轴承承受的轴向推力，当有 减压孔（图2- 1 上的20 ）时，转轮上冠必须设置密封装置。 图2-2 为混流式水轮机水平剖面图，座环的固定导叶数量通常为导叶数一半。 图2-2 混流式水轮机水平剖面图 二、转轮 转轮是各种型式水轮机将水能转变成机械能的核心部件。转轮也直接决定水轮机过流能 力、水力效率、空蚀性能和工况稳定性等工作性能。因此转轮各部分应满足水力设计的型线 要求，有足够的强度和刚度，制造的转轮应具备有抗空蚀损坏，耐泥沙磨损的性能。 对于不同的水头，水轮机的形状是不同的，有轴流式，混流式和冲击式等几大类水轮机。 划分这几大类水轮机的根本原因是通过转轮的过流量和转轮的强度及刚度等因素。低水头下 工作的水轮机可以具有较大的过流量，尽管水轮机气蚀系数大一些，仍旧可以得到合理的安 装高程。轴流式