混流式水輪機(jī).docx

《混流式水輪機(jī).docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第一節(jié)混流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)一、概述混流式水輪機(jī)是反擊式水輪機(jī)的一種，其應(yīng)用水頭范圍很廣，從20~700m水頭均可使用。它結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，運行可靠，且有較高的效率和較低的空蝕系數(shù)?，F(xiàn)以圖2-1所示的混流式水輪機(jī)為例來介紹這種水輪機(jī)結(jié)構(gòu)。水輪機(jī)的進(jìn)水部件是具有鋼板里襯的蝸殼，座環(huán)支柱也稱固定導(dǎo)葉1，在轉(zhuǎn)輪四周布置著導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉2。座環(huán)支柱具有堅固的上環(huán)和下環(huán)，蝸殼和上下環(huán)焊接在一起。導(dǎo)葉軸頸用襯套（鋼或尼龍材料）支承在底環(huán)3和固定于頂蓋4的套筒5上。底環(huán)固定于座環(huán)的下環(huán)上面。頂蓋用螺釘6與座環(huán)的上環(huán)連接。導(dǎo)水的傳動機(jī)構(gòu)是由安置在導(dǎo)水葉上

2、軸頸的轉(zhuǎn)臂12，連桿13和控制環(huán)14組成。導(dǎo)葉的開度（從導(dǎo)葉出口邊端到相鄰導(dǎo)葉背部的最短距離）的改變是通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的兩個接力器16和控制環(huán)連接的推拉桿15傳動控制環(huán)來實現(xiàn)的。圖2-1HL200-LJ-550水輪機(jī)剖面圖（高度單位：m，尺寸單位：mm）1—固定導(dǎo)葉；2—導(dǎo)葉；3—底環(huán)；4—頂蓋；5—套筒；6—螺釘；7—主軸法蘭；8—主軸；9—上冠；10—下環(huán)；11—葉片；12—轉(zhuǎn)臂；13—連桿；14—控制環(huán)；15—推拉桿；16—接力器；17—導(dǎo)軸承；18—泄水錐；,—上，下迷宮環(huán)；—坐環(huán)上環(huán)；—坐環(huán)下環(huán)；20—連接螺栓由于混流式水輪機(jī)應(yīng)用

3、水頭較高，導(dǎo)葉承受的彎曲載荷大，因此導(dǎo)葉的相對高度與軸流式水輪機(jī)比較起來做得短一些，以減小跨度。此外，隨著水頭增高，相同功率下水輪機(jī)的過流量減小，這樣有可能減小流道的過流載面。一般隨水頭增加而減小。導(dǎo)葉和水輪機(jī)頂蓋4及底環(huán)3之間的間隙及相鄰導(dǎo)葉在關(guān)機(jī)時的接合面都會有漏水現(xiàn)象。一般采用橡膠的或金屬制成的密封件，可使導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉時的漏水量最小。在高水頭的水輪機(jī)中，有時采用專門的管狀密封裝置，在關(guān)機(jī)時其內(nèi)腔充以壓縮空氣，能使端面完全密封。轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)將水流能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的核心部件。水流通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪由上冠9，下環(huán)10和葉片11組

4、成。一般混流式水輪機(jī)有14~19個葉片。葉片、上冠和下環(huán)組成堅固的整體鋼性結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)輪上冠與主軸8的下法蘭連接。泄水錐18與上冠連接，用于消除水流旋蝸。轉(zhuǎn)輪密封，是安置在轉(zhuǎn)輪上冠和下環(huán)上的多槽環(huán)。水輪機(jī)工作時，轉(zhuǎn)輪前后的水流個別為高壓與低壓，轉(zhuǎn)輪后常形成真空。因此，水輪機(jī)工作時有部分水流經(jīng)過轉(zhuǎn)動與不轉(zhuǎn)動部件之間的間隙無益地漏掉，從而使水輪機(jī)效率降低。密封環(huán)就是為了減少流量漏損。當(dāng)水經(jīng)過密封環(huán)空間時，受到突然擴(kuò)大和縮小的局部水力阻擋，產(chǎn)生水力損失，從而減小流速，使通過縫隙的流量減小。減壓孔聯(lián)通轉(zhuǎn)輪上腔和轉(zhuǎn)輪下面的低壓區(qū)，從而減小由推力軸承承

5、受的軸向推力，當(dāng)有減壓孔（圖2-1上的20）時，轉(zhuǎn)輪上冠必須設(shè)置密封裝置。圖2-2為混流式水輪機(jī)水平剖面圖，座環(huán)的固定導(dǎo)葉數(shù)量通常為導(dǎo)葉數(shù)一半。圖2-2混流式水輪機(jī)水平剖面圖二、轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪是各種型式水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的核心部件。轉(zhuǎn)輪也直接決定水輪機(jī)過流能力、水力效率、空蝕性能和工況穩(wěn)定性等工作性能。因此轉(zhuǎn)輪各部分應(yīng)滿足水力設(shè)計的型線要求，有足夠的強(qiáng)度和剛度，制造的轉(zhuǎn)輪應(yīng)具備有抗空蝕損壞，耐泥沙磨損的性能。對于不同的水頭，水輪機(jī)的形狀是不同的，有軸流式，混流式和沖擊式等幾大類水輪機(jī)。劃分這幾大類水輪機(jī)的根本原因是通過轉(zhuǎn)輪的過流量和轉(zhuǎn)輪

6、的強(qiáng)度及剛度等因素。低水頭下工作的水輪機(jī)可以具有較大的過流量，盡管水輪機(jī)氣蝕系數(shù)大一些，仍舊可以得到合理的安裝高程。軸流式水輪機(jī)過流量大，轉(zhuǎn)輪葉片承懸臂梁狀。由于工作水頭不高，強(qiáng)度，剛度也能滿足要求。當(dāng)水頭增加，由于氣蝕及強(qiáng)度條件不夠，軸流式水輪機(jī)不適應(yīng)了，轉(zhuǎn)輪就應(yīng)該做成有上冠和下環(huán)的形狀?；炝魇剿啓C(jī)適用水頭范圍極廣。由于水頭和流量的不同，其轉(zhuǎn)輪形狀也各不相同。一般說來，水頭愈高轉(zhuǎn)輪葉片高度減小，長度增加，水流在轉(zhuǎn)輪中愈趨于幅向流動。隨著工作水頭降低，轉(zhuǎn)輪葉片變短，高度增加，水流愈趨于軸流方向。圖2-3表示不同比轉(zhuǎn)速的混流式水輪機(jī)軸面

7、投影，一般來說水輪機(jī)適應(yīng)水頭愈高，它的比數(shù)愈小，不同比轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)輪其形狀是不同的。圖2-3不同比轉(zhuǎn)速的混流式水輪機(jī)軸面投影不管什么形狀的混流式水輪機(jī)，其轉(zhuǎn)輪基本上由上冠、下環(huán)、葉片、上下止漏裝置，泄水錐和減壓裝置組成，圖2-4是混流式轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-4混流式轉(zhuǎn)輪示意圖1—壓裝置；2、6—止漏環(huán)；3—上冠；4—葉片；5—泄水錐；7—下環(huán)1．轉(zhuǎn)輪上冠轉(zhuǎn)輪上冠的作用除了支承葉片外，還與下環(huán)構(gòu)成過流通道。上冠形似圓錐體，其上部中間為上冠法蘭，此法蘭的上面與主軸相連，其下面固定泄水錐，在上冠上固定有均勻分布的葉片。在上冠法蘭的外圍開有幾個減壓

8、孔，在其外側(cè)面裝有減壓裝置。上冠流線可以做成直線形和曲線形兩種，如圖2-5所示。直線型上冠具有較好的工藝性，但其效率特別是在負(fù)荷超過最優(yōu)工況時低于曲線型上冠。此外采用曲線型上冠可增加轉(zhuǎn)輪流道在出口附近的過水