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水輪機(jī)的引水室

Diversion System of Hydroturbine

本節(jié)介紹水輪機(jī)的引水室，它是水流進(jìn)入水輪機(jī)的第一個部件，沖擊式水輪機(jī)較簡單，用水管引水，通過噴嘴調(diào)節(jié)水流大小與方向，而反擊式水輪機(jī)是從水輪機(jī)外圍徑向進(jìn)水，從水輪機(jī)下面軸向出水（除貫流式水輪機(jī)），就復(fù)雜多了，本節(jié)介紹主要的引水室形式。

開敞式引水室

最簡單的是開敞式引水室，在水輪機(jī)四周筑一個水槽，上游水進(jìn)入水槽，從水輪機(jī)四周進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，水通過轉(zhuǎn)輪做功后從尾水管排出。開敞式引水室結(jié)構(gòu)簡單，適用于低水頭小型水輪機(jī)。

開敞式引水室

圖1--開敞式引水室

貫流式引水室

貫流式水輪機(jī)的水流是沿軸向直進(jìn)直出，其引水室結(jié)構(gòu)也很簡單，如圖2所示，水流從水輪機(jī)前方進(jìn)入從后方排出。

貫流式引水室

圖2--貫流式引水室

蝸殼式引水室

蝸殼是反擊式水輪機(jī)引水室的主要形式，通過蝸殼的水流能夠均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍，軸對稱地進(jìn)入水輪機(jī)。圖3是一個金屬蝸殼結(jié)構(gòu)圖，金屬蝸殼一般用彎好的鋼板焊接而成，或用鑄鋼件焊接而成，蝸殼內(nèi)截面為圓形，既可節(jié)省鋼材，由能承受較大水壓。

圖3--蝸殼結(jié)構(gòu)圖

下面再通過蝸殼的水流向圖(圖4)來看水通過蝸殼的流向，這是一個水平的平面圖，內(nèi)有軸流水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪，圖中藍(lán)色箭頭線是水流的走向，水流形成一定的環(huán)量(與徑向有一定的角度)流向中部，再轉(zhuǎn)向下方推動轉(zhuǎn)輪。

蝸殼的水流向平面圖

圖4--蝸殼的水流向平面圖

圖5是蝸殼的立體圖,也表示了水的流向

蝸殼的水流向立體圖

圖5--蝸殼的水流向立體圖

圖6是這個蝸殼與軸流轉(zhuǎn)輪的立體圖，較直觀的表示了水的流向，為看清內(nèi)部結(jié)構(gòu)對蝸殼與相關(guān)部件做了剖面。

軸流水輪機(jī)蝸殼水流走向

圖6--軸流水輪機(jī)蝸殼水流走向

小型水電站的蝸殼可以直接鑄造再經(jīng)機(jī)械加工制造，稍大些的采用彎好的鋼板焊接而成，圖7是一個小型臥軸布置的水輪機(jī)蝸殼（圖片來自網(wǎng)絡(luò)），數(shù)千千瓦以下的水輪發(fā)電機(jī)組多采用臥軸布置（蝸殼垂直地面安裝）。

臥軸布置的水輪機(jī)蝸殼

圖7--臥軸布置的水輪機(jī)蝸殼

稍大些的水電站的水輪發(fā)電機(jī)組是采用立軸布置（蝸殼水平安裝），蝸殼被填埋在混凝土中，蝸殼要承受水的巨大壓力與混凝土的壓力。在蝸殼中部要安裝水輪機(jī)，上方要安裝水輪發(fā)電機(jī)，小機(jī)組數(shù)百噸，大機(jī)組數(shù)千噸，在蝸殼內(nèi)沿安裝座環(huán)，通過座環(huán)承受這些重量。座環(huán)在蝸殼中部，座環(huán)由上環(huán)、下環(huán)、多個支柱組成，圖8是座環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中上環(huán)與下環(huán)剖開一部分以顯示環(huán)的截面，上環(huán)與下環(huán)之間有多個支柱支撐，水流從支柱間流過，為減小水阻力，支柱做成流線型葉片狀，葉片狀支柱沿水流向有個斜角，對水流有導(dǎo)向作用，故也稱支柱為固定導(dǎo)葉，見圖8。

座環(huán)結(jié)構(gòu)?