[科普中国]-斜流式水轮机

斜流式水轮机为反击式水轮机的一种。水流经过桨叶的方向与主轴线呈45～60度的倾斜角，故名。在结构上介于混流式与轴流式之间。倾角45度的桨叶和导叶协联调节。桨叶和导叶由于双重调节，高效率区的流量和出力范围较宽广，但结构复杂，加工工艺要求高，造价昂贵，实际应用不多。

简介斜流式水轮机转轮布置在与主轴同心的圆锥面上，叶片轴线与水轮机主轴中心线形成交角，随水头不同而异。一般水头在40到80m时交角取60°，在60到130m时取45°，在120到200m时取30°。因此，在斜流式转轮上能比轴流式转轮布置更多的叶片，降低了叶片单位面积上所承受的压力，提高了适用水头。在斜流式转轮体内布置有叶片转动机构，也能随着外负荷变化进行双重调节，因此它的平均效率比混流式高，高效区比混流式宽。由于它的轴面投影图中水流是斜向流进转轮，又斜向流出的，所以又称其为对角流转浆式水轮机。它的适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40到200米。

但由于其倾斜浆叶操作机构的结构特别复杂，加工工艺要求和造价均较高，所以一般只在大中型水电站中运用，现这种水轮机的应用还不普遍。

斜流式水轮机的结构斜流式水轮机与轴流转桨式水轮机的差别是，转轮叶片相对于机组轴线是倾斜布置的。因而在转轮区域内，水流沿相对于机组轴线倾斜的方向流动。

倾斜布置的蜗壳焊接在铸焊结构的座环上，十二个座环支柱与水平线的倾角为35°。具有45°倾角的斜向导水机构由二十四个导叶、导叶传动机构、水轮机顶盖4和导水机构底环组成。双支承结构的导叶具有沿高度变化的对称翼型。导叶轴承为木质轴瓦，由过流部分的水自动润滑。为了防止水漏出，在上轴颈装有橡皮碗。导叶传动机构由转臂、与转臂用球销铰接的连杆以及与连杆用球销铰接的控制环组成。控制环靠特殊的铰链与两只环形接力器连接。

由模锻成型的不锈钢板焊接而成的转轮室，具有精加工的内表面。转轮的十个由不锈钢铸成的叶片与主轴的轴线呈45°倾角。刮板式接力器，通过操作轴驱动转叶机构，从而使叶片转动。叶片转角为30°。

这种结构的斜流式水轮机，由于蜗壳与座环也是倾斜布置的，自蜗壳至尾水管的过流通道比较平直，因此，不仅能提高水轮机的效率，而且还减小了机组的平面尺寸。1

斜流式水轮机结构特点斜流式水轮机的转轮叶片与机组轴线成一定角蛮，一般为15°～60°角。叶片随导叶开度的变化而协联地转动，因此在较宽广的运行范围内效率都较高。由于转轮叶片数介于轴流式水轮机和混流式水轮机之间，其应用水头也在这两种机组之间。广泛应用在水头变化幅度大，流量变化剧烈的电站，特别适合作为抽水蓄能电站的可逆式机组。

为了更有效地利用水利资源，提高电网供电的经济性与可靠性。抽水蓄能电站得到广泛重视，发展非常迅速。我国近年来也非常重视抽水蓄能电站的建设；尤其是配合原子能电站和大型火电站的兴建，抽水蓄能电站更加显得重要和不可缺少。而斜流式水泵一水轮机具有运行性能稳定，起动力矩小；可以直接起动，不需向转轮室内充气压水；反向推力小，这样，紧急关机时抬机现象较其他机组好等优点。特别适合抽水蓄能电站。

斜流式水轮机在预理件、导水机构，水导轴承等部件基本上与混流式水轮机相应的设备差不多。主要不同之处在转轮结构上。

斜流式水轮机转轮结构如图23-1-43所示。由于转轮叶片与机组轴线成45～60°角，其转动叶片的机构较轴流转浆式水轮机复杂。国内一般采用刮板接力器结构。

从受油器引来的压力油进入刮板接力器的一侧，使得接力器转轴旋转，带动操作盘转动；通过转臂带动叶片转动。为了适应受油器油管的上下移动，刮板接力器转轴的回转，带动凸轮换向机构动作，将转轮叶片的旋转角度转换成操作油管和受油器油管的垂直移动量，与导水机构协联。在叶片枢轴和转轮体之间，采用“入”型橡皮圈密封，其效果还是比较好的。一个好的“入”型密封，其寿命可达10年。

斜流式水轮机的检修现投入运行的斜流式水轮机还不多，从所发现的故障与问题中，论述其修理项目和方法。

1.刮板接力器漏油

刮板式接力器存在漏油现象，有的甚至很严重；有的电站设计要求漏油量小于6升/秒，实测达到56升/秒，大大超过允许值。

检修时，对密封条与缸内壁或转轴外圆弧进行研磨，使密封条与各摩擦面接触良好；对u型密封圈与横向密封条交接处应认真检查，使其间隙尽可能的小；并对横向密封条与轴向密封条的接头进行研刮，使其接触处无缝隙。最好在密封条上开止漏槽，这样可以大大减少漏油量。

2.转轮测圆与处理

转轮叶片的圆度对水轮机效率和运行稳定性有很大影响，同时对机组的安全比其他类型机组要严重得多。

检修时要测量其圆度。测量时，对叶片外缘上、中、下三点都要测量，还是采用测圆架进行测圆．以中间点的圆度为准。考虑到离心力的影响，测量前在所有叶片根部用楔子板打紧，这样叶片就是处于向外伸至最大直径位置。然后测量最大直径时的圆度。

若叶片长短误差超过3mm时，就应进行圆度处理。处理时以长叶片为准，如图23-1-44所示。把短叶片的卡环5和夹环6取下，将短叶片调至与长叶片～致后，重新配卡环和夹环的厚度。由于叶片向外伸出一点，会造成轴肩与十字头支持孔端面间产生间隙，运行时就会发生叶片窜动现象，这是不允许的。所以应在间隙处加垫(零件7)，并点焊在转轮体上。

3.叶片外缘弧度检查与处理

转轮叶片外缘弧度应与转轮室的弧度一致，不然会引起水轮机的振动。运行不稳定。

斜流式水轮机转轮室的刚度相对来说是很大的，运行时变形很小，所以应以转轮室表面为基准，来测量叶片外缘的弧度。由于叶片处于全关位置时，是运行的最小间隙值。将转轮吊入转轮室内应，使叶片处于全关位置，每隔一个叶片，用等厚垫片支承着转轮，并将转轮找正调水平。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学