斜流式水輪機

斜流式水輪機為反擊式水輪機的一種。水流經過槳葉的方向與主軸線呈45～60度的傾斜角，故名。在結構上介於混流式與軸流式之間。傾角45度的槳葉和導葉協聯調節。槳葉和導葉由於雙重調節，高效率區的流量和出力範圍較寬廣，但結構複雜，加工工藝要求高，造價昂貴，實際套用不多。

基本介紹

• 中文名：斜流式水輪機
• 外文名：diagonal flow turbine
• 結構：槳葉和導葉
• 水頭範圍：40-200m
• 套用：大中型水電站
• 特點：起動力矩小

產品介紹

斜流式水輪機轉輪布置在與主軸同心的圓錐面上，葉片軸線與水輪機主軸中心線形成交角，隨水頭不同而異。一般水頭在40到80m時交角取60°，在60到130m時取45^°，在120到200m時取30°。因此，在斜流式轉輪上能比軸流式轉輪布置更多的葉片，降低了葉片單位面積上所承受的壓力，提高了適用水頭。在斜流式轉輪體內布置有葉片轉動機構，也能隨著外負荷變化進行雙重調節，因此它的平均效率比混流式高，高效區比混流式寬。由於它的軸面投影圖中水流是斜向流進轉輪，又斜向流出的，所以又稱其為對角流轉漿式水輪機。它的適用水頭在軸流式與混流式水輪機之間，約為40到200米。

但由於其傾斜漿葉操作機構的結構特別複雜，加工工藝要求和造價均較高，所以一般只在大中型水電站中運用，現這種水輪機的套用還不普遍。

產品結構

斜流式水輪機與軸流轉槳式水輪機的差別是，轉輪葉片相對於機組軸線是傾斜布置的。因而在轉輪區域內，水流沿相對於機組軸線傾斜的方向流動。

傾斜布置的蝸殼焊接在鑄焊結構的座環上，十二個座環支柱與水平線的傾角為35^°。具有45^°傾角的斜嚮導水機構由二十四個導葉、導葉傳動機構、水輪機頂蓋4和導水機構底環組成。雙支承結構的導葉具有沿高度變化的對稱翼型。導葉軸承為木質軸瓦，由過流部分的水自動潤滑。為了防止水漏出，在上軸頸裝有橡皮碗。導葉傳動機構由轉臂、與轉臂用球銷鉸接的連桿以及與連桿用球銷鉸接的控制環組成。控制環靠特殊的鉸鏈與兩隻環形接力器連線。

由模鍛成型的不鏽鋼板焊接而成的轉輪室，具有精加工的內表面。轉輪的十個由不鏽鋼鑄成的葉片與主軸的軸線呈45^°傾角。刮板式接力器，通過操作軸驅動轉葉機構，從而使葉片轉動。葉片轉角為30^°。

這種結構的斜流式水輪機，由於蝸殼與座環也是傾斜布置的，自蝸殼至尾水管的過流通道比較平直，因此，不僅能提高水輪機的效率，而且還減小了機組的平面尺寸。

結構特點

斜流式水輪機的轉輪葉片與機組軸線成一定角蠻，一般為15^°～60^°角。葉片隨導葉開度的變化而協聯地轉動，因此在較寬廣的運行範圍內效率都較高。由於轉輪葉片數介於軸流式水輪機和混流式水輪機之間，其套用水頭也在這兩種機組之間。廣泛套用在水頭變化幅度大，流量變化劇烈的電站，特別適合作為抽水蓄能電站的可逆式機組。

為了更有效地利用水利資源，提高電網供電的經濟性與可靠性。抽水蓄能電站得到廣泛重視，發展非常迅速。我國近年來也非常重視抽水蓄能電站的建設；尤其是配合原子能電站和大型火電站的興建，抽水蓄能電站更加顯得重要和不可缺少。而斜流式水泵一水輪機具有運行性能穩定，起動力矩小；可以直接起動，不需向轉輪室內充氣壓水；反向推力小，這樣，緊急關機時抬機現象較其他機組好等優點。特別適合抽水蓄能電站。

斜流式水輪機在預理件、導水機構，水導軸承等部件基本上與混流式水輪機相應的設備差不多。主要不同之處在轉輪結構上。

斜流式水輪機轉輪結構如圖23-1-43所示。由於轉輪葉片與機組軸線成45～60^°角，其轉動葉片的機構較軸流轉漿式水輪機複雜。國內一般採用刮板接力器結構。

23-1-43

從受油器引來的壓力油進入刮板接力器的一側，使得接力器轉軸旋轉，帶動操作盤轉動；通過轉臂帶動葉片轉動。為了適應受油器油管的上下移動，刮板接力器轉軸的迴轉，帶動凸輪換向機構動作，將轉輪葉片的旋轉角度轉換成操作油管和受油器油管的垂直移動量，與導水機構協聯。在葉片樞軸和轉輪體之間，採用“入”型橡皮圈密封，其效果還是比較好的。一個好的“入”型密封，其壽命可達10年。

產品的檢修

現投入運行的斜流式水輪機還不多，從所發現的故障與問題中，論述其修理項目和方法。

1.刮板接力器漏油

刮板式接力器存在漏油現象，有的甚至很嚴重；有的電站設計要求漏油量小於6升/秒，實測達到56升/秒，大大超過允許值。

檢修時，對密封條與缸內壁或轉軸外圓弧進行研磨，使密封條與各摩擦面接觸良好；對u型密封圈與橫向密封條交接處應認真檢查，使其間隙儘可能的小；並對橫向密封條與軸向密封條的接頭進行研刮，使其接觸處無縫隙。最好在密封條上開止漏槽，這樣可以大大減少漏油量。

2.轉輪測圓與處理

轉輪葉片的圓度對水輪機效率和運行穩定性有很大影響，同時對機組的安全比其他類型機組要嚴重得多。

檢修時要測量其圓度。測量時，對葉片外緣上、中、下三點都要測量，還是採用測圓架進行測圓．以中間點的圓度為準。考慮到離心力的影響，測量前在所有葉片根部用楔子板打緊，這樣葉片就是處於向外伸至最大直徑位置。然後測量最大直徑時的圓度。

若葉片長短誤差超過3mm時，就應進行圓度處理。處理時以長葉片為準，如圖23-1-44所示。把短葉片的卡環5和夾環6取下，將短葉片調至與長葉片～致後，重新配卡環和夾環的厚度。由於葉片向外伸出一點，會造成軸肩與十字頭支持孔端面間產生間隙，運行時就會發生葉片竄動現象，這是不允許的。所以應在間隙處加墊(零件7)，並點焊在轉輪體上。

3.葉片外緣弧度檢查與處理

23-1-44

轉輪葉片外緣弧度應與轉輪室的弧度一致，不然會引起水輪機的振動。運行不穩定。

斜流式水輪機轉輪室的剛度相對來說是很大的，運行時變形很小，所以應以轉輪室表面為基準，來測量葉片外緣的弧度。由於葉片處於全關位置時，是運行的最小間隙值。將轉輪吊入轉輪室內應，使葉片處於全關位置，每隔一個葉片，用等厚墊片支承著轉輪，並將轉輪找正調水平。