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各种混流式水轮机工作方式

信息来源:www.sygtsd.com 发布时间:2017-07-08
混流式水轮机属于反击式水轮机混流式水轮机的水流是径向进入转轮,轴向离开转轮混流式水轮机可应用水头范围很广,从20m至700m水头都有相应的产品供使用。
   混流式水轮机转轮结构
下面通过一个混流式水轮机转轮模型来介绍其工作原理与结构,模型有16个叶片,图1是这个转轮模型的立体结构图,多个叶片固定在上冠下面的锥面上,叶片下端固定在下环内侧,为看清叶片形状,剖开部分下环。

图2是从这个模型的下方观看立体结构图。

图3是转轮的轴截面立体图,在上冠下方有泄水锥,上冠与泄水锥组成圆滑的曲面,使水能顺畅的流过。


根据水头范围,混流式水轮机的转轮有多种形状,从外观看,主要体现在叶片根部外端直径Ds与出口处直径D2的大小不同与叶片高度b不同,同时也造成水流相对叶片走向不同,图4是几种主要的转轮轴面投影图,蓝色箭头线表示水流的走向。

图4的(a)图适用于高水头、小流量,转轮叶片高度小、叶片在水平方向长,水流在通过叶片时以水平方向为主;图4的(b)图适用于中水头、中流量,水流斜向通过叶片;图4的(c)图适用于中低水头、中大流量,靠转轮下方进入的水流主要以轴向通过叶片,靠转轮上方进入的水流以近似水平方向通过叶片;图4的(d)图适用于低水头、大流量,转轮叶片高度大、叶片在水平方向短,水流主要以轴向通过叶片。注:以上讲的叶片高度长度与流量大小是针对尺寸相同的转轮进行比较。 混流式水轮机转轮叶片数为9至21片。

图5是三峡水电站的混流式水轮机转轮照片,其轴面投影图与图4(b)图近似。

混流式转轮工作原理 
混流式转轮叶片形状要使所有通过叶片的水流都能推动转轮旋转,都符合翼型的升力原理。图6是混流式转轮水流向图,图中仅显示了2股通过导叶的水流路径,左边是从转轮上部分进入的水流,水流基本以径向朝中心流动;右面是从转轮下部分进入的水流,水流进入转轮后转向下方流动。蓝色箭头线表示水流路径,箭头线中部虚线是被叶片或导叶遮挡部分。

图7是混流式转轮叶片升力图,能较清楚的说明转轮叶片的受力状态,图中用箭头线表示了叶片在水流作用下产生升力的状态。左图是从转轮上部分进入的水流升力图,水流基本以径向朝中心流动,显示了2个叶片的受力,其它叶片受力情况是相同的;右图是从转轮下部分进入的水流升力图,水流基本以轴向朝下方流动,显示了1个叶片的受力,其它叶片受力情况是相同的。

注意:图中V是从导叶流向叶片的水流速度与大小,W是流向该叶片的水流相对叶片的速度与大小,L是该水流对叶片产生的升力,可看到所有水流产生的升力均是推动转轮同向旋转的力。

混流式水轮机的组成与结构 

下面将介绍混流式水轮机的基本组成,图8是水轮机核心部分结构示意图,转轮通过轴承安装在水轮机顶盖下方,转轮下方有底环与尾水管,转轮可自由转动;转轮的上冠与顶盖间有很小的缝隙,既保证自由旋转又要防止漏水等问题,同样转轮的下环与底环间有很小的缝隙,既保证自由旋转又要防止漏水等问题。

在顶盖与底环之间与安装导叶,导叶轴穿过顶盖连接到导水控制机构;转轮主轴上方将连接水轮发电机

蜗壳内沿连接着底环与顶盖,共同组成水轮机外壳;在顶盖上方安装控制环与接力器一同组成导水控制机构。图9就是一个混流式水轮机的结构示意图(为使图片清晰简单,图中略去了座环)。在图中用浅蓝色箭头线表示经过水轮机的水流走向,水从蜗壳入口进入水轮机,通过导叶形成向中心的环流进入转轮,推动转轮旋转做功后由下方尾水管排出。




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