混流式水轮机的改进与应用

第二次世界大战后，水力发电对适用于60米以上高水头轴流转桨式水轮机的需求越来越大。但是轴流转桨式水轮机的水头增加后，会出现以下问题：

① 轮毂直径增加，转轮叶片的径向尺寸减小；

② 叶片数增加，同时连杆和转臂数也要增加。

轮毂内中空部分的空间不能容纳更大的叶片操作机构。此时传统轴向布置的轴流转桨式水轮机的转轮轮毂将变得非常大，叶片将变得非常窄，以至于水轮机的效率明显降低。按照逻辑，应该把轴流式改回混流式水轮机的混流式布置方式，结果就形成了叶片可以转动的混流式水轮机，如图6.2所示。(www.xing528.com)

图6.2 斜流式水轮机转轮

这种水轮机的蜗壳、固定导叶、活动导叶和尾水管与轴流转桨式水轮机完全相同，不同的是导叶与尾水管之间的流道向主轴倾斜。转轮叶片的轴也不再与主轴垂直，而是向主轴倾斜，与流道垂直，这样布置可以克服高水头时对轴流转桨式水轮机的水力限制。与轴流转桨式水轮机的轴向流不同，此时水流的流向为斜向（对角的）。

斜流式水轮机倾斜的叶片使其特别适用于20米和100米之间的水头范围——这正是轴流转桨式水轮机和混流式水轮机交界的工作范围。由于转轮叶片是可调的，斜流式设计还有很多其他优点：在很宽的水头和负荷范围内都可以平稳高效的运行；压力和负荷在整个叶片上均匀分布（即从蜗壳到轮毂的中跨处）；在整个运行范围内都不会产生空化；比转速和飞逸转速较低；水推力较小。