转轮的主要组成部分简述

转轮的主要组成部分有：① 轮毂；② 带操作机构的叶片；③ 泄水锥，如图5.2所示。

图5.2 轴流转桨式水轮机的转轮

5.2.1 轮毂

轮毂是带有球形中腹部的中空圆柱体。转轮叶片安装在轮毂周围专门设置的凹槽内，耳轴伸入轮毂体中。操作机构设在轮毂体内。轮毂内充满了润滑油，为运动部件提供可靠的润滑。轮毂体内的油压大于外面的水压以防止水渗入到润滑油中。

泄水锥位于尾水管侧的轮毂末端。根据设计，泄水锥可以是一个整体，也可以由两部分组成。在设计时，应保证泄水锥对水流的阻力最小。在轮毂的周围设置必要的紧固件与泄水锥相连。轮毂的另一端与水轮机主轴相连。

5.2.2 叶片

叶片由以下部分组成：接收水流的翼型悬臂部分，看起来像圆环的一个弧；支撑翼型悬臂部分的耳轴，把产生的水推力和离心力传递给轮毂。

叶片必须足够宽，即使在全开的位置，相邻叶片也要充分地相互重叠，避免水通过两个叶片间的空隙直接流到尾水管中。

叶片数以及转轮轮毂直径随着水头增加而增加。四个叶片的适用水头为20米，而八个叶片的适用水头在40米至80米之间。

可以用螺栓把叶片固定到耳轴上，然后把耳轴安装到转臂上，形成控制机构的一部分。在轮毂凹槽中提供特殊的填料，防止水渗入轮毂体，也防止轮毂体内压力大于最高水头时，轮毂体内的润滑油向外渗透。如果由于意外，水渗入转轮轮毂内，水会沉积到轮毂的底部，通过专门设计的出口靠空气压力把水排出。

通过转轮叶片操作机构，可以使叶片的倾角在0度至30度之间变化，所需的操作时间为15至30秒。

5.2.3 转轮叶片操作机构

叶片操作机构的作用是改变叶片的角度以配合活动导叶操作机构满足瞬时负荷的变化。叶片操作机构由以下部分组成：接力器、主叶片操作杆、十字头、曲柄连杆、耳轴、压力受油器，如图5.3所示。

图5.3 转轮叶片操作机构(www.xing528.com)

接力器是一个缸体，在缸体内通过油压使接力器活塞轴向运动。叶片操作杆与活塞刚性连接，带动曲柄连杆和转臂动作，改变转轮叶片的角度。轴流转桨式水轮机还配备了位于发电机或励磁机上面的受油器以及位于发电机和水轮机主轴内部的立式旋转油管。受油器把压力油从固定的调速器油管输送到旋转油管，再输送到转轮叶片接力器中。

图5.4中给出了转轮叶片斜率调整系统的一个实例。通过活塞（4a）的活塞杆（5）带动转轮叶片做旋转运动，进而调整转轮叶片（1）的斜率。水轮机主轴（6）上端延伸出的圆柱体作为接力器缸（4），而发电机轴（8）下的法兰作为缸盖。活塞杆（5）在两个轴承（7）之间运动。

接力器（4）的供油装置位于发电机轴（8）的上端。通过中空的发电机轴内布置的两个同轴管（9和10），把油输送到接力器的相应位置。在内管（9）中，润滑油往返于活塞（4a）下侧与润滑油室（12a）之间，在同轴管（9）和（10）之间的环形空间内，润滑油往返于活塞（4a）下侧与润滑油室（12b）之间。注油口（12）位于机组上面，设有两个润滑油室（12a）和（12b）用来提供润滑油。

图5.4 导叶与转轮叶片的调节机构

1—转轮叶片；2—导叶叶栅；3—导叶；4—转轮叶片接力器；4a—接力器活塞；5—接力器活塞4a的传力杆； 6—水轮机轴；7—轴承；8—发电机轴；9、10—同轴管；11—导叶栅接力器；12—注油口； 12a、12b—润滑油室；13—凸轮；14—使高压油回到转轮接力器的调节阀； 15—活塞杆5的传力转臂支架；16—活塞杆5的传送；17—反馈杆内衬； 18—反馈杆；19—控制环；20—径向轴承；21—导叶臂

5.2.4 导叶调节与转轮叶片调节的配合

为了在整个负荷范围内获得最佳的效率，转轮叶片的角度与活动导叶的角度之间是相互关联的。两者之间的关系是水头的函数。在水头和负荷变化时，调速装置可以自动调整两个接力器的动作以达到最优效果。

水轮机调速器直接通过接力器（11）控制导叶（3）的动作，如图5.4所示。接力器的动作带动并控制转轮叶片斜率的调整。接力器（11）通过连杆和转臂把动作传递给凸轮（13），而凸轮的动作又受到接力器活塞（11）的影响。用这种方法，柱形阀（14）移动到中间位置，通过供油压力使接力器活塞（4a）动作。

5.2.5 接力器的位置

接力器可以布置在3个位置：

① 在转轮轮毂内，如瑞典的拉萨尔电站。这种布置方式，活塞杆很短，但是水头高时，接力器会变得很大、很笨重。

② 在水轮机轴和发电机轴之间。这种布置方式会增加机组的尺寸。

③ 在发电机轴的上面，如巴西的特雷斯马里亚斯电站。这种布置方式，水电机组很紧凑，但是活塞杆很长。