Francis turbine
简介
轴面水流由径向进入、轴向流出转轮，将水流能量转换为旋转机械能的反击式水轮机。混流式水轮机的使用水头范围一般在30～700 m，大、中型常规式机组多用到400m左右。
结构及其特点 混流式水轮机结构简单，主要部件包括蜗壳、座环、导水机构、顶盖、转轮、主轴、导轴承(见水轮机导轴承)、底环、尾水管等，见图1，图中同时标示出水流流向。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。
图1 混流式水轮机结构图
1—座环; 2—导水机构; 3—转轮;4—顶盖;5—主轴;6—蜗壳; 7—尾水管
发展简史与趋势 1847年，美国人J.B.弗朗西斯(J.B.Francis)提出一种水流由外向内流动的同心式水轮机，如图2所示，其导向机构在转轮外部，尾水管呈圆锥形。该水轮机经不断改进、完善，形成了现代的混流式水轮机，也称为弗朗西斯式水轮机，近年来的发展趋势是高水头、大容量、高比转速和高效率。当前，世界上使用水头最高的混流式水轮机是奥地利的豪依斯林(Hausling)水电站，其最大水头为734 m，单机输出功率为180 MW。单机输出功率最大的混流式水轮机是美国的大 古力三厂(见大古力水电站)的第22～24号机组的水轮机，其额定输出功率为716 MW (最大水头为108.2 m)，转轮的最大外径为9.9 m。前苏联的萨扬-舒申斯克水电站(Саяно-ШушенскаяГЭС)最大水头220 m，单机额定输出功率650 MW，其水轮机最高效率为95.8%。中国单机输出功率最大的混流式水轮机为二滩水电站水轮机，其额定输出功率为582 MW，最大输出功率621 MW，转轮直径6.2574 m;使用水头最高的为鲁布革水电站，其最大水头为372.5 m，单机额定输出功率为153 MW，最高效率为94.6%。
图2 弗朗西斯式水轮机示意图
拓展资料
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