混流式水輪機
混流式水輪機
混流式水輪機又稱法蘭斯式水輪機,也稱為弗朗西斯式水輪機,水流由徑向進入轉輪,大體沿軸向流出。屬反擊式水輪機的一種,由美國工程師弗朗西斯於1849年發明,又稱弗朗西斯水輪機,或輻軸流式水輪機。水流從四周徑向流入轉輪,然後近似軸向流出轉輪,轉輪由上冠,下環和葉片組成。近年來的發展趨勢是高水頭、大容量、高比轉速和高效率。
混流式水輪機
混流式水輪機用於水頭30~700m的大、中型水電站,而中、小型混流式水輪機則可用於水頭為20~400m的水電站,驅動水輪發電機旋轉而發出電能。
水流流經轉輪是徑向式的,導出機構為徑向式的,導葉開度可隨負荷的改變而進行調節,轉輪是由上冠、下環及固定在其中間的一定數量流線型葉片所組成。引入室一般為金屬蝸殼或混凝土蝸殼。吸出管由直錐擴散、特殊形狀的肘管及擴散段組成。小型機組的肘管段稱為彎管,分為等斷面,變斷面等不同形式。
混流式水輪機又稱法蘭斯式水輪機,水流由徑向進入轉輪,大體沿軸向流出。混流式水輪機應用水頭範圍較大,結構簡單,運行可靠,效率高。是現代應用最廣泛的水輪機之一。水頭適用範圍50~700m。
混流式水輪機結構緊湊,效率較高,能適應很寬的水頭範圍,是目前世界各國廣泛採用的水輪機型式之一。當水流經過這種水輪機工作輪時,它以輻向進入、軸向流出,所以也稱為輻向軸流式水輪機。
它適用於水頭自20米直到700米的範圍內,機構簡單,運行穩定,並且效率高,但它一般是用在中水頭範圍內(50米至400米)。單機出力從幾十千瓦到幾十萬千瓦。目前這種水輪機最大出力已經超過70萬千瓦。是一種運用最廣泛的一種水輪機。我國單機容量700兆瓦機組在三峽投入運行,向家壩採用800兆瓦混流式機組。
混流式水輪機結構簡單,主要部件包括蝸殼、座環、導水機構、頂蓋、轉輪、主軸、導軸承(見水輪機導軸承)、底環、尾水管等,見圖1,圖中同時標示出水流流向。蝸殼是引水部件,形似蝸牛殼體,一般為金屬材料製成,圓形斷面。座環置於蝸殼和導葉之間,由上環、下環和若干立柱組成,與蝸殼直接連接;立柱呈翼形,不能轉動,亦稱為固定導葉。導水機構由活動導葉、調速環、拐臂、連桿等部件組成。轉輪與主軸(見水輪機主軸)直接連接,是該類型水輪機的轉動部件,轉輪由上冠、下環、泄水錐和若干固定式葉片組成,其外形和各組成部分的配合尺寸根據其使用的水頭不同而有所不同。尾水管是將轉輪出口的水流引向下游的水輪機泄水部件,一般為彎肘形,小型水輪機常用直錐形尾水管。