在相同水頭下，其比轉(zhuǎn)速較混流式水輪機(jī)為高。軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪由轉(zhuǎn)輪體、葉片、泄水錐組成，葉片數(shù)少于混流式，葉片軸線與水輪機(jī)軸線垂直。軸流式水輪機(jī)是指水流由軸向進(jìn)人轉(zhuǎn)輪，沿其葉片自軸向流出，將水流能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的反擊式水輪機(jī)口按其轉(zhuǎn)輪葉片能否轉(zhuǎn)動(dòng)又分為軸流轉(zhuǎn)槳式和軸流定槳式。
介紹
軸流式水輪機(jī)的使用水頭范圍一般為3-80m。軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪由轉(zhuǎn)輪體、葉片、泄水錐組成，葉片數(shù)少于混流式，葉片軸線與水輪機(jī)軸線垂直。適用于中低水頭、大流量的水電站。在相同水頭下，其比轉(zhuǎn)速較混流式水輪機(jī)為高。應(yīng)用水頭約為3到80m。水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動(dòng)變?yōu)檩S向流動(dòng)，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)，水流保持軸向流動(dòng)。
分類
在同樣的水頭下，它的過流能力比混流式大，氣蝕性能較混流式差。根據(jù)其轉(zhuǎn)輪葉片在運(yùn)行之中能否轉(zhuǎn)動(dòng)，又可分為軸流轉(zhuǎn)槳式和軸流定槳式兩種。
軸流定槳式水輪機(jī)的葉片固定在轉(zhuǎn)輪體上，葉片安放角度不能在運(yùn)行中改變，效率曲線較陡，適用于負(fù)荷變化小或可以用調(diào)整機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)適應(yīng)負(fù)荷變化的電站。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。缺點(diǎn)：在偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)效率會(huì)急劇下降。根據(jù)其特點(diǎn)，一般用于出力較小，水頭較低以及水頭變化幅度較小的水電站。
結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)軸流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要部件包括蝸殼、座環(huán)、頂蓋、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪、底環(huán)、尾水管、土軸(見水輪機(jī)主軸)、導(dǎo)軸承(見水輪機(jī)導(dǎo)軸承)等。
軸流式水輪機(jī)的蝸殼一般為混凝土澆筑型，水頭較高時(shí)，亦用鋼制蝸殼。混凝土蝸殼是直接在廠房水下部分大體積混凝土中澆筑成的蝸形空腔、斷面形狀一般為“T”形，鋼制蝸殼的斷面為圓形。轉(zhuǎn)輪室分為中環(huán)和下環(huán)兩個(gè)部分。
軸流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪包括轉(zhuǎn)輪體和葉片。定槳式轉(zhuǎn)輪葉片按一定角度固定于轉(zhuǎn)輪體上；轉(zhuǎn)槳式則在轉(zhuǎn)輪體內(nèi)設(shè)有一套使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的操作和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)輪體有圓柱形和球形兩種。轉(zhuǎn)輪葉片的數(shù)日一般為4~6個(gè)，小型低水頭水輪機(jī)也有采用3個(gè)葉片的。軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)具有雙調(diào)節(jié)性能，即導(dǎo)水葉及轉(zhuǎn)輪葉片均可調(diào)節(jié)，而定槳式則只能調(diào)節(jié)導(dǎo)水葉。因而，軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)能在水頭和負(fù)荷變化較大范圍內(nèi)保持水輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和高效率，從而比定槳式應(yīng)用得更為廣泛。
發(fā)展史
1912年，捷克人長(zhǎng)普蘭提出一種帶外輪緣，葉片固定的軸流式水輪機(jī)，經(jīng)過多年的逐步完善，發(fā)展成為現(xiàn)代的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，亦稱卡普蘭式水輪機(jī)。軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)是奧地利工程師卡普蘭在1920年發(fā)明的，故又稱卡普蘭水輪機(jī)。其轉(zhuǎn)輪葉片一般由裝在轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的油壓接力器操作，可按水頭和負(fù)荷變化作相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持活動(dòng)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角和葉片轉(zhuǎn)角間的最優(yōu)配合，從而提高平均效率，這類水輪機(jī)的最高效率有的已超過94%。但是，這種水輪機(jī)需要一個(gè)操作葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高，一般用于水頭、出力均有較大變化幅度的大中型水電站。
發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)，軸流式水輪機(jī)的應(yīng)用不斷向高水頭、大尺寸發(fā)展。目前，使用水頭已達(dá)80 m以上，單機(jī)容量及轉(zhuǎn)輪尺寸都趨向增長(zhǎng)。當(dāng)前世界上使用水頭最大的大型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)是意大利的那門比亞(Nembia)水電站。最大水頭為88m;單機(jī)出力最大的是蘇聯(lián)的舒爾賓水電站；額定出力為230 MW;最大的軸流定槳式水輪機(jī)安裝在尼日利亞的凱因齊電站，單機(jī)額定出力131 MW，轉(zhuǎn)輪直徑8.54m。
中國(guó)的軸流式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)也發(fā)展很快，已建成的葛洲壩水電站(見葛洲壩水利樞紐)安裝的兩種軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)最大水頭為27m，單機(jī)額定出力分別為175和129 MW，轉(zhuǎn)輪直徑分別為11.3m和10.7m,前者為目前世界上同類水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑最大的。安裝在水口水電站的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，其最大水頭為58m，單機(jī)額定出力為204MW，轉(zhuǎn)輪直徑為8m。
參考資料 >