斜流式水轮机

斜流式水轮机与轴流转桨式水轮机的差别是，转轮叶片相对于机组轴线是倾斜布置的。因而在转轮区域内，水流沿相对于机组轴线倾斜的方向流动。

倾斜布置的蜗壳焊接在铸焊结构的座环上，十二个座环支柱与水平线的倾角为35^°。具有45^°倾角的斜向导水机构由二十四个导叶、导叶传动机构、水轮机顶盖4和导水机构底环组成。双支承结构的导叶具有沿高度变化的对称翼型。导叶轴承为木质轴瓦，由过流部分的水自动润滑。为了防止水漏出，在上轴颈装有橡皮碗。导叶传动机构由转臂、与转臂用球销铰接的连杆以及与连杆用球销铰接的控制环组成。控制环靠特殊的铰链与两只环形接力器连接。

由模锻成型的不锈钢板焊接而成的转轮室，具有精加工的内表面。转轮的十个由不锈钢铸成的叶片与主轴的轴线呈45^°倾角。刮板式接力器，通过操作轴驱动转叶机构，从而使叶片转动。叶片转角为30^°。

这种结构的斜流式水轮机，由于蜗壳与座环也是倾斜布置的，自蜗壳至尾水管的过流通道比较平直，因此，不仅能提高水轮机的效率，而且还减小了机组的平面尺寸。

现投入运行的斜流式水轮机还不多，从所发现的故障与问题中，论述其修理项目和方法。

1.刮板接力器漏油

刮板式接力器存在漏油现象，有的甚至很严重；有的电站设计要求漏油量小于6升/秒，实测达到56升/秒，大大超过允许值。

检修时，对密封条与缸内壁或转轴外圆弧进行研磨，使密封条与各摩擦面接触良好；对u型密封圈与横向密封条交接处应认真检查，使其间隙尽可能的小；并对横向密封条与轴向密封条的接头进行研刮，使其接触处无缝隙。最好在密封条上开止漏槽，这样可以大大减少漏油量。

2.转轮测圆与处理

转轮叶片的圆度对水轮机效率和运行稳定性有很大影响，同时对机组的安全比其他类型机组要严重得多。

检修时要测量其圆度。测量时，对叶片外缘上、中、下三点都要测量，还是采用测圆架进行测圆．以中间点的圆度为准。考虑到离心力的影响，测量前在所有叶片根部用楔子板打紧，这样叶片就是处于向外伸至最大直径位置。然后测量最大直径时的圆度。

若叶片长短误差超过3mm时，就应进行圆度处理。处理时以长叶片为准，如图2所示。把短叶片的卡环5和夹环6取下，将短叶片调至与长叶片～致后，重新配卡环和夹环的厚度。由于叶片向外伸出一点，会造成轴肩与十字头支持孔端面间产生间隙，运行时就会发生叶片窜动现象，这是不允许的。所以应在间隙处加垫(零件7)，并点焊在转轮体上。

3.叶片外缘弧度检查与处理

转轮叶片外缘弧度应与转轮室的弧度一致，不然会引起水轮机的振动。运行不稳定。

斜流式水轮机转轮室的刚度相对来说是很大的，运行时变形很小，所以应以转轮室表面为基准，来测量叶片外缘的弧度。由于叶片处于全关位置时，是运行的最小间隙值。将转轮吊入转轮室内应，使叶片处于全关位置，每隔一个叶片，用等厚垫片支承着转轮，并将转轮找正调水平。 2100433B

斜流式水轮机转轮布置在与主轴同心的圆锥面上，叶片轴线与水轮机主轴中心线形成交角，随水头不同而异。一般水头在40到80m时交角取60°，在60到130m时取45^°，在120到200m时取30°。因此，在斜流式转轮上能比轴流式转轮布置更多的叶片，降低了叶片单位面积上所承受的压力，提高了适用水头。在斜流式转轮体内布置有叶片转动机构，也能随着外负荷变化进行双重调节，因此它的平均效率比混流式高，高效区比混流式宽。由于它的轴面投影图中水流是斜向流进转轮，又斜向流出的，所以又称其为对角流转浆式水轮机。它的适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40到200米。

但由于其倾斜浆叶操作机构的结构特别复杂，加工工艺要求和造价均较高，所以一般只在大中型水电站中运用，现这种水轮机的应用还不普遍。

斜流式水轮机的转轮叶片与机组轴线成一定角蛮，一般为15^°～60^°角。叶片随导叶开度的变化而协联地转动，因此在较宽广的运行范围内效率都较高。由于转轮叶片数介于轴流式水轮机和混流式水轮机之间，其应用水头也在这两种机组之间。广泛应用在水头变化幅度大，流量变化剧烈的电站，特别适合作为抽水蓄能电站的可逆式机组。

为了更有效地利用水利资源，提高电网供电的经济性与可靠性。抽水蓄能电站得到广泛重视，发展非常迅速。我国近年来也非常重视抽水蓄能电站的建设；尤其是配合原子能电站和大型火电站的兴建，抽水蓄能电站更加显得重要和不可缺少。而斜流式水泵一水轮机具有运行性能稳定，起动力矩小；可以直接起动，不需向转轮室内充气压水；反向推力小，这样，紧急关机时抬机现象较其他机组好等优点。特别适合抽水蓄能电站。

斜流式水轮机在预理件、导水机构，水导轴承等部件基本上与混流式水轮机相应的设备差不多。主要不同之处在转轮结构上。

斜流式水轮机转轮结构如图1所示。由于转轮叶片与机组轴线成45～60^°角，其转动叶片的机构较轴流转浆式水轮机复杂。国内一般采用刮板接力器结构。

从受油器引来的压力油进入刮板接力器的一侧，使得接力器转轴旋转，带动操作盘转动；通过转臂带动叶片转动。为了适应受油器油管的上下移动，刮板接力器转轴的回转，带动凸轮换向机构动作，将转轮叶片的旋转角度转换成操作油管和受油器油管的垂直移动量，与导水机构协联。在叶片枢轴和转轮体之间，采用“入”型橡皮圈密封，其效果还是比较好的。一个好的“入”型密封，其寿命可达10年。

与常规斜流式水轮机流道与结构形式相似的可逆式水轮机,斜流可逆式通常采用转桨式。

按转轮中水流相对于转轮轴心线的流动方向，结合水轮机结构特征可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。

轴流式、贯流式和斜流式水轮机按其结构还可分为定桨式和转桨式。定桨式的转轮叶片是固定的；转桨式的转轮叶片可以在运行中绕叶片轴转动，以适应水头和负荷的变化。

各种类型的反击式水轮机都设有进水装置，大、中型立轴反击式水轮机的进水装置一般由蜗壳、固定导叶和活动导叶组成。蜗壳的作用是把水流均匀分布到转轮周围。当水头在40米以下时，水轮机的蜗壳常用钢筋混凝土在现场浇注而成；水头高于40米时，则常采用拼焊或整铸的金属蜗壳。

在反击式水轮机中，水流充满整个转轮流道，全部叶片同时受到水流的作用，所以在同样的水头下，转轮直径小于冲击式水轮机。它们的最高效率也高于冲击式水轮机，但当负荷变化时，水轮机的效率受到不同程度的影响。

反击式水轮机都设有尾水管，其作用是：回收转轮出口处水流的动能；把水流排向下游；当转轮的安装位置高于下游水位时，将此位能转化为压力能予以回收。对于低水头大流量的水轮机，转轮的出口动能相对较大，尾水管的回收性能对水轮机的效率有显著影响。

反动式水轮机轴流式水轮机

适用于较低水头的电站。在相同水头下，其比转数较混流式水轮机为高。

轴流定桨式水轮机的叶片固定在转轮体上。一般安装高度在3-50m。，叶片安放角不能在运行中改变，结构简单，效率较低，适用于负荷变化小或可以用调整机组运行台数来适应负荷变化的电站。

轴流转桨式水轮机是奥地利工程师卡普兰在1920年发明的，故又称卡普兰水轮机。一般安装高度在3-80m。其转轮叶片一般由装在转轮体内的油压接力器操作，可按水头和负荷变化作相应转动，以保持活动导叶转角和叶片转角间的最优配合，从而提高平均效率，这类水轮机的最高效率有的已超过94%。典型例子就是葛洲坝。

反动式水轮机贯流式水轮机

导叶和转轮间的水流基本上无变向流动，加上采用直锥形尾水管，排流不必在尾水管中转弯，所以效率高，过流能力大，比转数高，特别适用于水头为3～20米的低水头小型河床电站。

这种水轮机装在潮汐电站内还可以实现双向发电。这种水轮机有多种结构，使用最多的是灯泡式水轮机。灯泡式机组的发电机装在水密的灯泡体内。其转轮既可以设计成定桨式，也可以设计成转桨式。其中又可以细分为贯流式和半贯流式。世界上最大的灯泡式水轮机(转桨式半贯流)装在美国的罗克岛第二电站，水头12.1米，转速为85.7转/分，转轮直径为7.4米，单机功率为54兆瓦，于1978年投入运行。

反动式水轮机混流式水轮机

世界上使用最广泛的一种水轮机，由美国工程师弗朗西斯于1849年发明，故又称弗朗西斯水轮机。与轴流转桨式相比，其结构较简单，运行稳定，最高效率也比轴流式的高，但在水头和负荷变化大时，平均效率比轴流转桨式的低，这类水轮机的最高效率有的已超过95%。混流式水轮机适用的水头范围很宽，为5～700米，但采用最多的是40～300米。

混流式的转轮一般用低碳钢或低合金钢铸件，或者采用铸焊结构。为提高抗汽蚀和抗泥沙磨损性能，可在易气蚀部位堆焊不锈钢，或采用不锈钢叶片，有时也可整个转轮采用不锈钢。采用铸焊结构能降低成本，并使流道尺寸更精确，流道表面更光滑，有利于提高水轮机的效率，还可以分别用不同材料制造叶片、上冠和下环。典型例子是我国的刘家峡。

反动式水轮机斜流式水轮机

瑞士工程师德里亚于1956年发明，故又称德里亚水轮机。其叶片倾斜的装在转轮体水轮机上，随着水头和负荷的变化，转轮体内的油压接力器操作叶片绕其轴线相应转动。它的最高效率稍低于混流式水轮机，但平均效率大大高于混流式水轮机；与轴流转桨水轮机相比，抗气蚀性能较好，飞逸转速较低，适用于40～120米水头。

由于斜流式水轮机结构复杂、造价高，一般只在不宜使用混流式或轴流式水轮机，或不够理想时才采用。这种水轮机还可用作可逆式水泵水轮机。当它在水泵工况启动时，转轮叶片可关闭成近于封闭的圆锥因而能减小电动机的启动负荷。

前言

第一章 绪论

第一节 水轮发电机组检修的特点及检修周期的确定

第二节 水轮机状态检修

第三节 水轮机检修的主要内容及施工的组织与管理

复习题

第二章 水轮机的类型及基本工作原理

第一节 概述

第二节 水轮机类型及特点

第三节 水轮机基本工作原理

复习题

第三章 水轮机结构及其作用

第一节 混流式水轮机

第二节 轴流式水轮机

第三节 贯流式水轮机

第四节 斜流式水轮机

第五节 冲击式水轮机

复习题

第四章 水轮机的检修工艺及要求

第一节 一般检修工艺

第二节 螺栓连接

第三节 校正调整工作和基本测量

第四节 水轮机检修安装中的起重工作

第五节 安全技术的基本要求

复习题

第五章 混流式水轮机转轮及主轴的检修

第一节 止漏环测圆及圆度处理

第二节 叶片裂纹检查及处理

第三节 水轮机转轮泥沙磨损和空蚀破坏的修理

第四节 叶片开度测量和整形处理

第五节 大轴拆装及轴颈处理

第六节 转轮（含主轴）装复

复习题

第六章 导水机构的检修

第一节 概述

第二节 导水机构在检修前后的测量

第三节 导水机构的拆装

第四节 导水机构主要部件的检修

复习题

第七章 水轮机导轴承的检修

第八章 主轴密封装置的检修

第九章 水轮机附属部件和埋设部件的检修

第十章 主阀的检修

第十一章 轴流式水轮机的检修

第十二章 灯泡贯流式水轮机的检修

第十三章 水轮机特殊检修工作

第十四章 水轮机的增容改造

参考文献2100433B