轴流式水轮机的结构.doc
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轴流式水轮机是一种反击式水轮机,水流沿着轴向进出转轮,因此得名。这种水轮机分为轴流定桨式和轴流转桨式两种类型。轴流式水轮机适用于开发低水头、大流量的水资源,其比转速高于混流式水轮机,属于高比转速类别。在低水头条件下,轴流式水轮机相比混流式具有明显优势,如能以较小的转轮直径和较高的转速提供更大的过流能力,降低机组尺寸,减少投资成本。 轴流转桨式水轮机是其中一种更优的机型,因为其转轮叶片和导叶可以随工况变化调整,形成最佳的协同关系,从而提高水轮机的平均效率,扩大运行范围,并获得稳定的运行特性。图2-15展示了轴流式水轮机的过流能力对比,而图2-16则描绘了轴流转桨式水轮机的结构,包括水流路径、调节机构等。 轴流式水轮机的转轮是核心组件,由转轮体、叶片和泄水锥等部分构成。对于轴流转桨式,还有叶片操作机构和密封装置。转轮体与主轴连接,叶片通过转轮轴安装,且通常采用悬臂式设计。转轮体的外形可以是圆柱形或球形,前者水力条件和抗空蚀性能优于后者,但间隙调整困难,可能造成效率下降;后者虽间隙小,但空蚀性能相对较差。 空化和强度是限制轴流式水轮机最大应用水头的关键因素。由于过流能力大,相对流速高,容易产生空化现象。同时,由于叶片数量少,单位面积上承受的压差较大,可能导致强度问题。因此,随着水头的增加,轴流式水轮机的经济性和结构稳定性会受到挑战。 转轮体的结构设计取决于接力器布置和操作机构的形式。一般使用铸钢材料如ZG30或ZG20MnSi整体铸造。转轮体上开有与叶片数相等的孔,用于安装叶片轴。随着技术进步,轮毂比逐渐减小,有助于提高效率和减小空蚀影响。 轴流式水轮机在低水头水电站中具有显著优势,尤其轴流转桨式水轮机的高效性和灵活性使其成为广泛使用的机型。然而,其设计和应用受到空化、强度限制以及水头与效率平衡的挑战,这需要通过持续的技术发展和创新来克服。
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