Page 213 - 新时期水利水电工程施工技术及其实践

第九章 水力发电技术

只用于小型机组。

反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。在混流式水轮机中，
水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，
轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某
一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮

机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。
轴流式、贯流式和斜流式水轮机按其结构还可分为定桨式和转桨式。定桨式
的转轮叶片是固定的，转桨式的转轮叶片可以在运行中绕叶片轴转动，以适应水

头和负荷的变化。
轴流转桨式水轮机是奥地利工程师卡普兰在 1920 年发明的，故又称卡普兰
水轮机。其转轮叶片一般由装在转轮体内的油压接力器操作，可按水头和负荷变
化作相应转动，以保持活动导叶转角和叶片转角间的最优配合，从而提高平均效

率，这类水轮机的最高效率有的已超过 94%。
20 世纪 80 年代，世界上尺寸最大的转桨式水轮机是中国东方电机厂制造的，
装在中国长江中游的葛洲坝电站，其单机功率为 170MW，水头为 18.6m，转速

为 54.6 r/min，转轮直径为 11.3m，于 1981 年投入运行。世界上水头最高的转桨
式水轮机装在意大利的那姆比亚电站，其水头为 88.4m，单机功率为 13.5MW，
转速为 375 r/min，于 1959 年投入运行。

贯流式水轮机的导叶和转轮间的水流基本上无变向流动，加上采用直锥形尾
水管，排流不必在尾水管中转弯，所以效率高，过流能力大，比转数高，特别适
用于水头为 3~20m 的低水头电站。这种水轮机装在潮汐电站内还可以实现双向

发电。这种水轮机有多种结构，使用最多的是灯泡式水轮机。灯泡式机组的发电
机装在水密的灯泡体内。其转轮既可以设计成定桨式，也可以设计成转桨式。世
界上最大的灯泡式水轮机（转桨式）装在美国的罗克岛第二电站，水头 12.1m，
转速为 85.7 r/min，转轮直径为 7.4m，单机功率为 54MW，于 1978 年投入运行。

混流式水轮机是世界上使用最广泛的一种水轮机，由美国工程师弗朗西斯于
1849 年发明，故又称弗朗西斯水轮机。与轴流转桨式相比，其结构较简单，最
高效率也比轴流式的高，但在水头和负荷变化大时，平均效率比轴流转桨式的低，

这类水轮机的最高效率有的已超过 95%。混流式水轮机适用的水头范围很宽，为
5~700m，但采用最多的是 40~300m。

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