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水流從導(dǎo)水機(jī)構(gòu)沿輻(徑)向流入轉(zhuǎn)輪,從轉(zhuǎn)輪軸向流出的反擊式水輪機(jī)(參見(jiàn)彩圖Ⅵ—50)。混流式水輪機(jī)是美國(guó)的弗朗西斯(Francis)于1847~1849年在富爾內(nèi)龍向心式水輪機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的,故又稱為弗朗西斯式水輪機(jī)。適用水頭范圍為40~700m,是世界上采用最多的一種水輪機(jī)。在中國(guó),混流式水輪機(jī)約占全部水輪機(jī)容量的80%以上。
混流式水輪機(jī)的主要部件有:蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、頂蓋、轉(zhuǎn)輪、主軸、導(dǎo)軸承、尾水管等(見(jiàn)圖)。此外還有頂蓋排水、補(bǔ)氣裝置等附屬部件?;炝魇剿啓C(jī)轉(zhuǎn)輪由葉片、上冠、下環(huán)、泄水錐、止漏環(huán)組成。葉片通常為12~20片,固定在上冠和下環(huán)上。大型混流式轉(zhuǎn)輪一般在工廠制造加工后整體運(yùn)至電站。當(dāng)轉(zhuǎn)輪尺寸、重量超過(guò)鐵路、公路運(yùn)輸限制時(shí),也可采用分瓣或分成若干部件運(yùn)至工地,在現(xiàn)場(chǎng)拼焊成整體。
混流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖
1—蝸殼;2—固定導(dǎo)葉;3—頂蓋;4—尾水管;5—轉(zhuǎn)輪;6—止漏環(huán);7—泄水錐;8—主軸;9—導(dǎo)軸承;10—活動(dòng)導(dǎo)葉;11—接力器
20世紀(jì)60年代以來(lái),混流式水輪機(jī)在流道設(shè)計(jì)、材料、制造工藝等方面發(fā)展較快,模型最高效率已達(dá)94%~95%以上,真機(jī)達(dá)96%以上,單機(jī)容量和比轉(zhuǎn)速提高十分迅速。1978 年后美國(guó)大古力(Grand Coulee)三廠投入的22號(hào)~24號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組,水輪機(jī)額定出力716mW,最大出力827mW,轉(zhuǎn)輪最大外徑9.9m,是世界上混流式水輪機(jī)中轉(zhuǎn)輪尺寸和容量最大的。使用水頭最高的是奧地利的羅斯亥克(Rosshag)水電站,最大水頭672m。
中國(guó)容量最大的混流式水輪機(jī)為二灘水電站的水輪機(jī),額定容量550mW,最大水頭189m,轉(zhuǎn)輪名義直徑6.367m。轉(zhuǎn)輪直徑最大的是五強(qiáng)溪水電站的水輪機(jī),額定容量248mW,最大水頭60.6m,轉(zhuǎn)輪名義直徑8.3m,最大外徑8.984m。使用水頭最高的是冷竹關(guān)水電站,機(jī)組額定出力60mW,最大水頭386m。2003年后,三峽水電站的水輪發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行,其水輪機(jī)額定容量710mW,最大出力852mW,轉(zhuǎn)輪最大外徑超過(guò)10m,最大為10.6m,水輪機(jī)最高效率達(dá)96.3%~96.8%,成為世界上容量和尺寸最大的混流式水輪機(jī)。
歷史上的今天:
- 2021: 雙 V 型密封安裝說(shuō)明