射流式水輪機(jī)

反擊式混流式20-450m水頭結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)行可靠、效率高，國內(nèi)應(yīng)用廣泛軸流式定槳式 適用于平原河道上40m以下低水頭水輪機(jī)槳葉固定在轉(zhuǎn)輪體上，當(dāng)水頭及負(fù)荷變化時(shí)，槳葉不能完全適應(yīng)水流情況，因此平均效率較低，只適用于水頭負(fù)荷變化不大的水電站

轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的槳葉在輪體上可以調(diào)節(jié)，根據(jù)不同水頭及負(fù)荷變化可改變槳葉的角度，以適應(yīng)水流情況，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但平均效率較高，適用于水頭及負(fù)荷變化較大的水電站

斜流式:水頭斜流式水輪機(jī)與軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)區(qū)別在于轉(zhuǎn)輪葉片軸線與水輪機(jī)軸線成一夾角(45或60)布置，當(dāng)水頭與負(fù)荷變化大時(shí)，有較高的效率，運(yùn)行穩(wěn)定，在60m以上范圍內(nèi)運(yùn)行，效率與汽蝕性好，飛送轉(zhuǎn)速低，軸向推力小

沖擊式(水斗式)200m以上高水頭領(lǐng)先壓力水，通過噴嘴形成一股強(qiáng)有力的高速射流，沖擊轉(zhuǎn)輪上的水頭使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，分臥式與立式兩種，臥式每臺(tái)有1-2個(gè)轉(zhuǎn)輪，每個(gè)轉(zhuǎn)輪有1-2個(gè)噴嘴，立式只有一個(gè)轉(zhuǎn)輪，有2-4個(gè)噴嘴，該機(jī)輕便簡單，零部件磨損后拆換方便，可在相當(dāng)大的負(fù)荷變化下運(yùn)行，仍可獲得較高效率2100433B

水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩類。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換；反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反

作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動(dòng)能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)代水輪機(jī)大多安裝在水電站內(nèi)，用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)，推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。

貫流式水輪機(jī)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和布置型式，可分為全貫流式、半貫流式(又分為豎井式、軸伸式和燈泡式)兩種，其適用范圍各不相同 。

貫流式水輪機(jī)全貫流式水輪機(jī)

全貫流式機(jī)組則把發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子裝在旋轉(zhuǎn)的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪輪緣上，發(fā)電機(jī)定子固定在流道外面周圍的支承上。

全貫流式機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，能保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，避免頻率波動(dòng)，對(duì)水頭變化較為頻繁的潮汐電站更為有利。同時(shí)其流道和機(jī)組布置形式適合于可逆式機(jī)組，還可用于抽水蓄能，將徑流式梯級(jí)電站的上下游水庫作為抽水蓄能電站的上下庫，利用原有水工建筑和機(jī)電設(shè)備就可將普通電站建成既能抽水蓄能又能發(fā)電的混合式水電站，提高徑流電站在電力系統(tǒng)中的補(bǔ)償作用；也可將貫流式機(jī)組用于排灌站，收到排水發(fā)電的雙重效益。

貫流式水輪機(jī)軸伸貫流式水輪機(jī)

軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組采用臥式布置，也有傾斜安裝的，水輪機(jī)部分主要有轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)葉與控制機(jī)構(gòu)、S形尾水管組成，轉(zhuǎn)輪主軸穿出尾水管連接到發(fā)電機(jī)。由于低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)體積龐大、價(jià)格貴，小型貫流式水輪發(fā)電機(jī)組多采用齒輪增速后帶動(dòng)高速發(fā)電機(jī)的形式 。

軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)是，它具有一個(gè)水平或略微傾斜的軸和一個(gè)位于S形通道之外的發(fā)電機(jī)，小燈泡體內(nèi)只需容納軸承，增速器布置在水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的中間，尾水管流道有兩個(gè)彎呈S形。因此，其效率沒有豎井式和燈泡式的高。

圖中藍(lán)綠色箭頭線表示水流走向，水流沿軸向進(jìn)入，經(jīng)過導(dǎo)葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功，流經(jīng)轉(zhuǎn)輪葉片后，通過S形尾水管排出。該水輪發(fā)電機(jī)造價(jià)與工程投資少，但效率較低，在低水頭小水電站中應(yīng)用較廣，其中水平臥式用得最多。

貫流式水輪機(jī)豎井貫流式水輪機(jī)

豎井貫流式水輪機(jī)是將發(fā)電機(jī)組安裝在水輪機(jī)上游側(cè)的一個(gè)混凝土豎井中，水輪機(jī)部分主要由導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪、尾水管組成，轉(zhuǎn)輪主軸伸入混凝土豎井中，通過齒輪箱等增速裝置連接到發(fā)電機(jī)。也有把發(fā)電機(jī)布置在上面廠房，轉(zhuǎn)輪主軸通過扇齒輪或皮帶輪與發(fā)電機(jī)連接，使豎井尺寸更小一些。

圖中藍(lán)綠色箭頭線表示水流走向，水流進(jìn)入后從混凝土豎井兩旁通過再匯集到導(dǎo)葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，水流推動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功后從尾水管排出。為更清楚看清水流走向，在圖3中顯示剖去混凝土結(jié)構(gòu)上部分的機(jī)組圖，圖中藍(lán)綠色箭頭線表示水流走向。豎井貫流式水輪機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、運(yùn)行和維護(hù)方便，但效率較低，在低水頭小水電站中應(yīng)用較廣。

貫流式水輪機(jī)燈泡貫流式水輪機(jī)

燈泡貫流式水輪機(jī)組的發(fā)電機(jī)密封安裝在水輪機(jī)上游側(cè)一個(gè)燈泡型的金屬殼體中，發(fā)電機(jī)水平方向安裝，發(fā)動(dòng)機(jī)主軸直接連接水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。

燈泡貫流式水輪機(jī)組的水輪機(jī)部分由轉(zhuǎn)輪室、導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、尾水管組成；發(fā)電機(jī)軸直接連接到轉(zhuǎn)輪，一同安裝在鋼制燈泡外殼上，發(fā)電機(jī)在燈泡殼內(nèi)，轉(zhuǎn)輪在燈泡尾端，發(fā)電機(jī)軸承通過軸承支持環(huán)固定在燈泡外殼上，轉(zhuǎn)輪端軸承固定在燈泡尾端外殼上，發(fā)電機(jī)軸前端連接到電機(jī)滑環(huán)與轉(zhuǎn)輪變槳控制的油路裝置。鋼制燈泡通過上支柱、下支柱固定在混凝土基礎(chǔ)中，上支柱也是人員出入燈泡的通道。

圖中藍(lán)色箭頭線表示水流走向，水流進(jìn)入后從燈泡周圍均勻通過到達(dá)轉(zhuǎn)輪，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功后由尾水管排出。通過導(dǎo)葉角度與轉(zhuǎn)輪葉片角度的調(diào)整配合可使水輪機(jī)運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。燈泡貫流式水輪機(jī)組具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、效率較高，適用于低水頭大中型水電站。

燈泡貫流式機(jī)組是當(dāng)前廣泛應(yīng)用于大、中型機(jī)組的一種機(jī)型，其過水流道是軸向的或略微傾斜的。燈泡體位于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上游，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)是錐形。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接耦合在水輪機(jī)軸上，水輪機(jī)軸由兩個(gè)導(dǎo)軸承支持。燈泡貫流式機(jī)組以較低的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，大型機(jī)組的轉(zhuǎn)速大約是70～125r/min。燈泡貫流式機(jī)組唯一的限制是部件制造和運(yùn)輸條件的限制 。

混流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，能適應(yīng)很寬的水頭范圍，是目前世界各國廣泛采用的水輪機(jī)型式之一。當(dāng)水流經(jīng)過這種水輪機(jī)工作輪時(shí)，它以輻向進(jìn)入、軸向流出 ，所以也稱為輻向軸流式水輪機(jī)。

它適用于水頭自20米直到700米的范圍內(nèi)，機(jī)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，并且效率高，但它一般是用在中水頭范圍內(nèi)（50米至400米）。單機(jī)出力從幾十千瓦到幾十萬千瓦。目前這種水輪機(jī)最大出力已經(jīng)超過70萬千瓦。是一種運(yùn)用最廣泛的一種水輪機(jī)。我國單機(jī)容量700兆瓦機(jī)組在三峽投入運(yùn)行，向家壩采用800兆瓦混流式機(jī)組 。

（1）從進(jìn)水到出水方向軸向貫通形狀簡單，過流通道的水力損失減小，施工方便，另外它效率較高，其尾水管恢復(fù)功能可占總水頭的40%以上。

（2）貫流式機(jī)組有較高的過濾能力和比轉(zhuǎn)速，所以在水頭與功率相同的條件下，貫流式的要比轉(zhuǎn)槳式的直徑小10%左右。

（3）貫流式水輪機(jī)適合作了逆式水泵水輪機(jī)運(yùn)行，由于進(jìn)出水流道沒有急轉(zhuǎn)彎，使水泵工況和水輪機(jī)工況均能獲得較好的水力性能。如應(yīng)用于潮汐電站上可具有雙向發(fā)電，雙向抽水和雙向泄水等六種功能，很適合綜合開發(fā)利用低水頭水力資源，另外在一般平原地區(qū)的排灌站上可作為可逆式水泵水輪機(jī)運(yùn)行，應(yīng)用范圍比較廣泛。

（4）貫流式水電站一般比立軸的軸流式水電站建設(shè)周期短、投資小、收效快、淹沒移民少，電站靠近城鎮(zhèn)，有利于發(fā)揮地區(qū)興建電站的積極性。