| 斜流式水輪機(jī) |
| Diagonal Flow Turbine |
斜流式水輪機(jī)是瑞士P.德里亞于1956年發(fā)明的，故又稱為德里亞水輪機(jī)。 斜流式水輪機(jī)是軸流式水輪機(jī)的變種，屬于反擊式水輪機(jī)，主要由轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪室、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、引水系統(tǒng)組成。圖1是主要部分結(jié)構(gòu)示意圖，其轉(zhuǎn)輪室是圓錐狀，通過(guò)葉片的水流與轉(zhuǎn)輪軸呈一定角度，水通過(guò)葉片后轉(zhuǎn)為軸向排出。 |
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| 圖1--斜流式水輪機(jī)示意圖 |
在水輪機(jī)概述一節(jié)提到進(jìn)入軸流式水輪機(jī)的水要轉(zhuǎn)90度變?yōu)檩S向再進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，轉(zhuǎn)向的阻力會(huì)影響水的流速，減小水的能量，而斜流式水輪機(jī)的水進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室是傾斜進(jìn)入的，遇到阻力相對(duì)較小，減小了水能的損失。斜流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室入口直徑較大，轉(zhuǎn)輪受推力也較大，轉(zhuǎn)輪葉片多，通過(guò)調(diào)節(jié)能適應(yīng)較大的水頭變化。 |
| 轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)與工作原理 |
斜流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪與軸流式水輪機(jī)有些相似，由轉(zhuǎn)輪體（輪轂）、葉片、轉(zhuǎn)輪缸蓋、主軸、泄水錐組成。 軸流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪體安裝葉片部位是圓柱形，葉片本身的軸線與轉(zhuǎn)輪軸線垂直，斜流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪體安裝葉片部位是圓錐形，葉片本身的軸線與轉(zhuǎn)輪軸線成一定角度（45度左右），圖2是一個(gè)斜流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪模型，該轉(zhuǎn)輪有10個(gè)葉片。 |
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| 圖2--斜流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪 |
葉片轉(zhuǎn)角變化由刮板接力器驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪缸蓋就是刮板接力器的液壓缸，在油壓作用下，刮板接力器軸可以正向與反向轉(zhuǎn)動(dòng)。在輪轂內(nèi)有控制葉片轉(zhuǎn)角的機(jī)構(gòu)，接力器軸通過(guò)操作環(huán)、葉片轉(zhuǎn)臂、滑塊等驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。可按水頭和負(fù)荷變化改變轉(zhuǎn)輪葉片的攻角。 圖3是軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片不同轉(zhuǎn)角的示意圖，左圖是葉片在關(guān)閉狀態(tài)；中間是葉片正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的位置；右圖是葉片全開(kāi)位置。 |
| 圖3--斜流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)角度示意圖 |
下面請(qǐng)看斜流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片角度變化動(dòng)畫(huà)。 |
| 斜流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片角度變化動(dòng)畫(huà) |
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斜流式水輪機(jī)的引水與導(dǎo)水 |
與其他反擊式水輪機(jī)一樣，斜流式水輪機(jī)的引水系統(tǒng)由蝸殼與座環(huán)組成。有關(guān)蝸殼與座環(huán)的介紹見(jiàn)“水輪機(jī)的引水”課件。圖4是斜流式水輪機(jī)的蝸殼與座環(huán)剖視圖。 |
| 圖4--水輪機(jī)的蝸殼與座環(huán)剖視圖 |
斜流式水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)也與其他反擊式水輪機(jī)一樣，由導(dǎo)葉、控制環(huán)、接力器等組成，有關(guān)介紹見(jiàn)“水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)”，圖5是斜流式水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)組成圖。 |
| 圖5--水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)組成圖 |
| 斜流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu) |
斜流式水輪機(jī)的主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6，在座環(huán)上端有頂蓋，座環(huán)下內(nèi)側(cè)有底環(huán)，底環(huán)下側(cè)有轉(zhuǎn)輪室，轉(zhuǎn)輪室下方連接尾水管。轉(zhuǎn)輪安裝在轉(zhuǎn)輪室中，水流從座環(huán)進(jìn)入，從頂蓋與底環(huán)之間進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室推動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功，然后再?gòu)奈菜芘懦觯瑴\藍(lán)色箭頭線表示水流走向。水流在進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室之前要通過(guò)導(dǎo)葉，控制導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角就可控制水流量與走向，同時(shí)控制轉(zhuǎn)輪葉片角度使水輪機(jī)工作在最佳狀態(tài)。 |
| 圖6--斜流式水輪機(jī)水流走向 |
水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的主軸通過(guò)導(dǎo)軸承與導(dǎo)軸承支架安裝在頂蓋上，在導(dǎo)軸承下方有密封裝置防止高壓的水通過(guò)軸進(jìn)入頂蓋上部的設(shè)備空間。導(dǎo)軸承與密封裝置參見(jiàn)“軸流水輪機(jī)安裝”課件。 套筒安裝在頂蓋邊沿，內(nèi)有軸承與密封件，導(dǎo)葉軸從套筒中穿過(guò)，見(jiàn)圖7。 |
| 圖7--斜流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖 |
圖8是有蝸殼的斜流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖。 |
| 圖8--斜流式水輪機(jī)有蝸殼結(jié)構(gòu)圖 |
圖9是斜流式水輪機(jī)整機(jī)外觀圖。 |
| 圖9--斜流式水輪機(jī)整機(jī)外觀圖 |
斜流式水輪機(jī)的效率略低于混流式水輪機(jī)最高效率，但混流式水輪機(jī)僅在設(shè)計(jì)的水頭與負(fù)荷范圍內(nèi)才有高效率，而斜流式水輪機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)輪葉片攻角的調(diào)節(jié)可在較寬的水頭與負(fù)荷變化范圍內(nèi)都有高效率，總體效率要高于混流式水輪機(jī)。 由于斜流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)理論也不夠成熟，至今尚未普及，但仍是一種有前途的水輪機(jī)型。 目前世界上最大的斜流式水輪機(jī)在前蘇聯(lián)的捷雅水電站，轉(zhuǎn)輪直徑6m，容量22MW。 我國(guó)云南以禮河發(fā)電廠毛家村水電站安裝2臺(tái)單機(jī)容量為8MW的斜流式水輪發(fā)電機(jī)。
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