研制四重斜流式转桨水轮机的必要性与可行性

　　50多年来，我国水轮机从无到有、从小到大，凝聚着水轮机研制者的毕生心血。但有些已认识的问题，由于各种条件的限制，没有采取必要措施，现探讨如下：

 

　　目前我国水电厂（站）以混流式水轮机应用最多，轴流式水轮机次之。据文献[1]统计国内134座大中型水电站479台水轮机，其中混流式92站318台，轴流式35站129台（内含定桨式1站4台），斜流式转桨机仅3站6台；湖南省单机容量500kw以上的水电厂（站）有235站[2]（4站设备不明），其中装置混流式水轮机有138站，装置轴流式水轮机有59站（小水电定浆机多），还有其它机型，无斜流式转桨机。

 

　　众所周知，混流式水轮机应用水头较高，但叶片固定，负荷变化较大时，效率显著下降；而轴流式转桨机尽管能适应水头与负荷变化，高效率区宽，但空蚀系数(动力真空与水头之比值)较大，且悬臂的桨叶强度有限，故应用水头一般在60米以下。因此，研究一种既能应用于较高水头又能适应负荷变化的新型水轮机，便是上个世纪下半叶世界各国一项重要任务。应运而生的是斜流式转桨机，注意它不同于混流式过渡到轴流式的中间产物。前苏联捷雅水电站的斜流式转桨机标称直径6米，水头变化范围74.5～97.3米，单机功率达220MW，它的蜗壳、座环、导水机构仍属于径向式，水流流线从蜗壳经座环、导水叶、浆叶到尾水管直锥段总转角仍达90度，但不急转，即过机水流流线转弯半径相对值（ρ/ D1）增大，因而水力效率得到提高。而我国可以研发一种效率η更高的斜流转桨机，它的蜗壳、座环、导水机构及转轮全部制成斜向式，前三者也倾斜布置[3]，暂且称此机型为四重斜流式转桨水轮机，其自蜗壳经座环、导水叶、桨叶至尾水管的过流通道更加平畅，即水流流线转弯半径相对值（ρ/ D1）更为增大，可以肯定水轮机水力效率ηs更进一步提高；另外此型机组的平面尺寸相对较小（单元流量Q／D12√H更大），它的空蚀系数(动力真空与水头之比值)也较轴流机小，它的水头应用范围20～200米，正适合我国可开发水电电源点常见的水头，在我国应用有广阔的前景。1970年我国哈尔滨电机厂为云南毛家村水电站生产了一台8000kw的斜流式转桨机，虽然采用径向式蜗壳、座环、导水机构，但仍不失一次有益尝试，人