混流式水轮机属反击式水轮机的一种,由美国工程师弗朗西斯于1849年发明,又称弗朗西斯水轮机,或辐轴流式水轮机。水流从四周径向流入转轮,然后近似轴向流出转轮,转轮由上冠,下环和叶片组成。

1.混流式水轮机结构

 

混流式水轮机主要由蜗壳、顶盖、座环、尾水管、底环、控制环、导叶、转轮、主轴等组成。蜗壳是引水部件,形似蜗牛壳体,一般为金属材料制成,圆形断面。座环置于蜗壳和导叶之间,由上环、下环和若干立柱组成,与蜗壳直接连接;立柱呈翼形,不能转动,亦称为固定导叶。导水机构由活动导叶、调速环、拐臂、连杆等部件组成。转轮与主轴(见水轮机主轴)直接连接,是该类型水轮机的转动部件,转轮由上冠、下环、泄水锥和若干固定式叶片组成,其外形和各组成部分的配合尺寸根据其使用的水头不同而有所不同。尾水管是将转轮出口的水流引向下游的水轮机泄水部件,一般为弯肘形,小型水轮机常用直锥形尾水管 。

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2.混流式水轮机工作原理

 

发电机把原动机(水轮机)的机械能转变成电能,导线切割磁力线能产生感应电动势,将导线连成闭合回路,就有电流通过,同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。

在混流式水轮机中,水流通过蜗壳的导流作用径向流入导水机构,将液体动能转化为静压能,再通过叶片将静压能转换为转子的动能,转轮通过主轴与发电机转子联轴,带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈,利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电,再经过变压器升压通过输电线路将电力输出到电网中,水流最后轴向流出转轮。

大中型水轮机组一般采用金属蜗壳,其主要作用是为流体的流动起到导向作用,将液体动能转换为静压能。导水机构中的活动导叶倾角可调,其主要作用是调节流量,开关水轮机,调节水流环量。

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3.混流式水轮机特点

 

混流式水轮机结构紧凑,效率较高,能适应很宽的水头范围,是目前世界各国广泛采用的水轮机型式之一。

当水流经过这种水轮机工作轮时,它以辐向进入、轴向流出 ,所以也称为辐向轴流式水轮机。

混流式水轮机又称法兰西斯水轮机,水流从四周径向流入转轮,然后近似轴向流出转轮,转轮由上冠,下环和叶片组成。

它适用于水头自20米直到700米的范围内,机构简单,运行稳定,并且效率高,但它一般是用在中水头范围内(50米至400米)。单机出力从几十千瓦到几十万千瓦。目前这种水轮机最大出力已经超过70万千瓦。是一种运用最广泛的一种水轮机。

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4.混流式水轮机适用范围

 

混流式水轮机又称法兰斯式水轮机,水流由径向进入转轮,大体沿轴向流出。混流式水轮机应用水头范围较大,结构简单,运行可靠,效率高。是现代应用最广泛的水轮机之一。水头适用范围50~700m。

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