轉槳式水輪機

轉槳式水輪機具有螺旋槳式葉片，且葉片可以機械調節的軸流式轉輪，和混流式水輪機轉輪的固定式葉片截然不同。這種可調式葉片可以在很寬的流量和水頭範圍內保持較高的水力效率。因此，轉槳式機組很適合河牀式水電站。巨大的出力能力和高比轉速使轉槳式水輪機機組結構相對緊湊，並且一般來説可以很好地和水電站廠房或大壩結構結合在一起。其水頭範圍為10～70m，功率輸出可從5MW到120MW。轉輪直徑在2m到8m之間。水輪機轉速範圍為79r/min到429r/min。

轉槳式水輪機的通流部件包括蝸殼、固定導葉、活動導葉、轉輪和帶有彎肘部的尾水管，見圖1。

轉槳式水輪機的最優的安裝高程相對於尾水位是比較深的，但如果可能，發電機應儘量安裝在尾水位上面。

轉槳式水輪機具有很大的水推力和很高的飛逸轉速，在主軸和軸承系統設計的時候必須加以考慮。系統一般有3個徑向軸承。小型和中型系統的推力軸承和混流式水輪機一樣安裝在電機上面。而大型低轉速系統一般把推力軸承安裝在水輪機頂蓋上面。這是因為電機巨大的尺寸需要昂貴的大直徑的多腳架支撐裝置來承載電機上的推力軸承。有一種特別的設計方法是把推力軸承安裝在電機下面，即所謂的“傘式”類型。這種結構能夠在沒有上導軸承的情況下使用，但可能會出現主軸振動的問題。 排水一般通過安裝在尾水管側面的集水池來完成。大型機組有兩層的集水池，低層僅用於尾水管排水。 ^[2] 

轉槳式水輪機沒有入口閥門，因此入口安裝有一個或更多的重力式閘閥來避免當水輪機控制系統失效的時候，機組飛逸轉速持續很長的時間。處於關閉狀態的閥門可以達到完全密封，但是水輪機活動導葉則不能。關閉的入口閥門和尾水管閥門，可以進入過流通道和水輪機轉輪。

對於大約30m以上的水頭，蝸殼由曲形鋼板焊接而成，包括了固定導葉座環，所有部件和混流式水輪機一樣都埋築在混凝土基座內。對於低水頭水輪機，蝸殼一般用無結構上泄漏問題的混凝土材料製成。混凝土蝸殼水流通道的平面圖接近方形而不是像鋼製蝸殼那樣的圓形。混凝土蝸殼大部分是“半螺旋狀”因為從其入口到水輪機人口的距離是很短的，見圖2。

混凝土蝸殼的正面中心位於固定導葉中心的下面以減少整個機組的高度。良好的水力設計必須要進行試驗測試。鋼製蝸殼比混凝土蝸殼具有更好的流線形狀，且具有更高的水流速度。

固定導葉同時具備承載軸向力和引導水流進入活動導葉的雙重角色。固定導葉一般用鋼板焊接而成並埋築在混凝土基座內。每個導葉都用較長的預應力固定螺栓連接在混凝土基座上。鋼製襯板固定在活動和固定導葉之問以覆蓋混凝土基座。圖3表示固定座環的安裝過程。

混凝土蝸殼的下半部分已經安裝完畢。上部螺栓將和蝸殼的剩餘部分一起埋築在混凝土基座內。在半螺旋結構的混凝土蝸殼內，每個固定導葉都根據模型試驗採取了不同的角度，從而使水流周向分佈均勻。

在鋼製蝸殼內的固定導葉和混流式水輪機中的一樣，都是通過焊接和沉重的座環連接在一起的。蝸殼鋼製裏襯是焊接到座環上面的。

和混流式水輪機一樣，活動導葉的目的是控制流向轉輪的水流。導葉的數目從16到24不等，上下導葉環上還有軸承支撐的轉動杆。下環錨接在混凝土基座內，有時下面帶有安裝軸承用的進人口。上導葉環螺栓連接在埋築的錨接環上從而便於導葉的安裝和拆卸。導葉呈流線形狀並且表面打磨的十分光滑。用鋼板製成，並且焊接有轉動杆件。 ^[2]