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【摘 要】随着时代发展，在现代社会中，人们的用电需求量逐渐增大。因此为了满足人们在生活生产中与日俱增的用电需求，对水轮机进行科学合理的设计能够从源头上缓解电能供需矛盾。在现代的水电站中，贯流式水轮机是一种比较常用的水轮机，因此，如果能够科学合理的设计，便能够有效的提高贯流式水轮机的性能。在进行贯流式水轮机设计时，应该从“方便安装、运行和检修”方面出发，从而保证贯流式水轮机的性能优异，操作简单和检修方便。本文通过对贯流式水轮机的深入研究，并对贯流式水轮机的设计问题提出了个人看法，希望能够抛砖引玉，是同行相互探讨共同提高，进而为我国电力事业发展添砖加瓦。
【关键词】贯流式水轮机；设计；问题
引言
由于贯流式水轮机的一些重要部件都在同一轴线上，水流能够在水轮机上平直通过，所以就称它为贯流式水轮机。而贯流式水轮机还有全贯流式水轮机和半贯流式水轮机之分，所谓的全贯流水轮机就是发电机转子在水轮机转轮外圆上，从而水流能够直灌而入，但是在我国目前的水电站中，很少应用到全贯流式水轮机。而半贯流式机组却是把发电机和水轮机分开安置，也是我国目前应用最多的水轮机。随着我国的电力事业不断发展，兴建的大流量水电站也越来越多，因此贯流式水轮机自然是水电站中应该首先考虑的水轮机，并且选择贯流式水轮机过后，还应该根据实际情况进行相应的改进设计。目前，我国的贯流式水轮机种类繁多，并且各自都有其不同的优点和缺陷。在对贯流式水轮机进行设计时，应该根据电站的实际情况，并且以安装容易、操作简单、检修方便等角度出发。本文通过对贯流式水轮机的深入研究，对贯流式水轮机的设计提出了以下看法。
一、水轮机主轴与转轮体连接
对水轮机的主轴和转轮体进行安全稳定的连接，是贯流式水轮机设计中的重要环节，水轮机的主轴和转轮体连接的合理性和稳定性，是影响机组运行的重要因素。在进行主轴和转轮体连接时通常用螺栓和销钉进行连接，并且由于设计的方案不同，其连接方式也有所差异，以下对贯流式水轮机设计方案中，水轮机主轴和转轮体连接的方法做出了详细介绍。某电站机组转轮直径5500mm，水轮机主轴与转轮体的连接螺栓12根M90，销8根，螺栓材料“35CrMo”，安装采用“加热伸长”办法，连接操作在现地进行。先打紧，再对称使用“液压拉伸器”使连接螺栓在规定范围伸长，然后拧紧螺母。安装要点：螺柱对称拧紧，销钉配合正确。运行10多年该螺柱没出现异常情况。
二、导水机构与过速保护
导水机构设计，都采用导叶中心线与机组水平中心线夹角约65°的锥形，导叶均采用双支点结构，控制环布置在顶盖上，由左、右两只垂直缸（或）接力器操纵。大多在控制环上挂自关闭重锤。
随着科学技术的发展和多年的实践经验，对水轮机的优化方法也日益先进，比如控制环与顶盖之间的摩擦副采用钢球滚动要比尼龙对金属滑动灵活；在导叶臂处间隔设剪断销要比每个导叶臂处都设剪断销合理；近年采用导水机构的弹簧连杆对排除导叶卡物起到很好的作用。过速保护关系到机组的稳定运行，飞逸时最大程度地防止事故发生。
过速保护关系到机组的稳定运行，飞逸时最大程度地防止事故发生。
（1）方案1。在电站的过速保护液压油系统中，机组在正常停机、事故停机或调速器故障时，导水机构在导叶自关闭水力矩及重锤力矩作用下自行关闭。该系统设有4个自动控制阀门：接力器开腔油管阀门K2（正常时开）、关腔油管阀门K2（正常时开）、开腔与关腔管路相连的阀门K3（正常时关）及开腔排油阀门K4（正常时关）。
（2）方案2。如果在电站的过速度保护液压系统中。取消如方案1系统的4组阀门及相关管路，改用一只防飞逸装置，装在兩调速管道上，当机组过速且调速器又拒动时，设置在调速系统上的防飞逸装置动作，使导叶全关。当防飞逸装置拒动经延时后或事故停机中导叶剪断销剪断时，则自动操作关闭进水口事故闸门。
三、主轴的工作密封形式
（1）方案1。采用“橡胶活塞盘式端面密封”。以约0.25MPa压力的清洁水将橡胶活塞压向转环，阻止下游的水进入水机舱。此种形式密封效果好。但如果电站河水混浊，泥沙较多，盘式端面密封的不绣钢转环会磨损。修复不绣钢转环，要拆下水导轴承才能进行，检修工作极其麻烦。
（2）方案2。采用“主轴衬套 编织盘根密封”。用编织盘根缠绕主轴的衬套，仍需要约压力的清洁水供向编织盘根作冷却和密封，密封性能一直较好。
（3）方案3。采用“双橡胶平板密封”。工作时靠两块不同方向的橡胶板形成一空腔，再供以有压力的清洁水达到密封的目的，这种形式的密封性能最好。更换主轴密封橡胶板时不用拆卸轴承。
四、水轮机进人孔设置的位置
目前，世界各国在设计制造水轮机时，通常将水轮机进入空设在转轮室的上面或者下面，但是就水轮机的实际运作情况而言，笔者认为将进入空设置在转轮室的上面或者下面都不是很科学。因为，如果将进入空设置在转轮室的上面，在进出出入孔时必须要借助长提，并且其中还有转轮体阻隔，所以在进入出入孔时不仅极不方便，而且很容易发生安全事故。而进人孔设置在转轮室之下者，进人孔离-12.5m高程走廊高达6.0m，在使用时，要做一个专用活动台梯，用进人孔时需将台梯搬来，不用进人孔时把台梯吊走，极为麻烦。再者，进人孔设置于转轮室之下，转轮体及叶片密封需维修时，下侧叶片正好遮挡进入孔，而且工作中难免会使一些废油溅出转轮室内，脏油正好流到进人孔处，检修人员进出苦不堪言。如果把进人孔移至尾水管处，设一个固定爬梯，如此，爬梯固定好后，无需搬动，检修人员上下自如。
五、机组埋入部分的防渗设计
机组埋入部分的防渗水胶皮为了防止流道水从机组埋入部分的金属外表面与二期混凝土间渗出，增设若干圈防渗水的胶皮，每圈防渗水的胶皮由3层宽约500mm的“聚乙烯丙纶”化纤材料粘合而成。此举似无多大必要。理由是：流道水所通过的第% 道金属组合缝，是经过严密施焊的，金属外壳有节节筋板和加强环，就相当于一道道防渗圈，若有渗水渗过焊接的组合缝，就必须要穿过金属外壳与混凝土接合面的层层障碍，才能渗到外空间。如果在浇捣混凝土时，金属外表面冲洗干净后涂上水泥浆，防渗效果是非常好的。作者曾见到过多台贯流机组埋入件无此防渗水的胶皮，均未见此处混凝土的渗水现象。
六、结束语
随着科学技术的日新月异，在现代的发电站中，为了提高电站的发电能力，贯流式水轮机总是在实践中不停的改进创新，从而满足人类与日俱增的用电需求。就目前的电力行业的实际现状而言，对贯流式水轮机进行设计时，应该国内发电站的实际情况，然后从安装简便、操作简单、维修方便三点出发对贯流式水轮机进行设计，从而有效的提高贯流式水轮机的性能，并且还能够降低其造价成本和运行成本。总而言之，对贯流式水轮机进行科学合理的设计利国利民且任重道远。
【关键词】贯流式水轮机；设计；问题
引言
由于贯流式水轮机的一些重要部件都在同一轴线上，水流能够在水轮机上平直通过，所以就称它为贯流式水轮机。而贯流式水轮机还有全贯流式水轮机和半贯流式水轮机之分，所谓的全贯流水轮机就是发电机转子在水轮机转轮外圆上，从而水流能够直灌而入，但是在我国目前的水电站中，很少应用到全贯流式水轮机。而半贯流式机组却是把发电机和水轮机分开安置，也是我国目前应用最多的水轮机。随着我国的电力事业不断发展，兴建的大流量水电站也越来越多，因此贯流式水轮机自然是水电站中应该首先考虑的水轮机，并且选择贯流式水轮机过后，还应该根据实际情况进行相应的改进设计。目前，我国的贯流式水轮机种类繁多，并且各自都有其不同的优点和缺陷。在对贯流式水轮机进行设计时，应该根据电站的实际情况，并且以安装容易、操作简单、检修方便等角度出发。本文通过对贯流式水轮机的深入研究，对贯流式水轮机的设计提出了以下看法。
一、水轮机主轴与转轮体连接
对水轮机的主轴和转轮体进行安全稳定的连接，是贯流式水轮机设计中的重要环节，水轮机的主轴和转轮体连接的合理性和稳定性，是影响机组运行的重要因素。在进行主轴和转轮体连接时通常用螺栓和销钉进行连接，并且由于设计的方案不同，其连接方式也有所差异，以下对贯流式水轮机设计方案中，水轮机主轴和转轮体连接的方法做出了详细介绍。某电站机组转轮直径5500mm，水轮机主轴与转轮体的连接螺栓12根M90，销8根，螺栓材料“35CrMo”，安装采用“加热伸长”办法，连接操作在现地进行。先打紧，再对称使用“液压拉伸器”使连接螺栓在规定范围伸长，然后拧紧螺母。安装要点：螺柱对称拧紧，销钉配合正确。运行10多年该螺柱没出现异常情况。
二、导水机构与过速保护
导水机构设计，都采用导叶中心线与机组水平中心线夹角约65°的锥形，导叶均采用双支点结构，控制环布置在顶盖上，由左、右两只垂直缸（或）接力器操纵。大多在控制环上挂自关闭重锤。
随着科学技术的发展和多年的实践经验，对水轮机的优化方法也日益先进，比如控制环与顶盖之间的摩擦副采用钢球滚动要比尼龙对金属滑动灵活；在导叶臂处间隔设剪断销要比每个导叶臂处都设剪断销合理；近年采用导水机构的弹簧连杆对排除导叶卡物起到很好的作用。过速保护关系到机组的稳定运行，飞逸时最大程度地防止事故发生。
过速保护关系到机组的稳定运行，飞逸时最大程度地防止事故发生。
（1）方案1。在电站的过速保护液压油系统中，机组在正常停机、事故停机或调速器故障时，导水机构在导叶自关闭水力矩及重锤力矩作用下自行关闭。该系统设有4个自动控制阀门：接力器开腔油管阀门K2（正常时开）、关腔油管阀门K2（正常时开）、开腔与关腔管路相连的阀门K3（正常时关）及开腔排油阀门K4（正常时关）。
（2）方案2。如果在电站的过速度保护液压系统中。取消如方案1系统的4组阀门及相关管路，改用一只防飞逸装置，装在兩调速管道上，当机组过速且调速器又拒动时，设置在调速系统上的防飞逸装置动作，使导叶全关。当防飞逸装置拒动经延时后或事故停机中导叶剪断销剪断时，则自动操作关闭进水口事故闸门。
三、主轴的工作密封形式
（1）方案1。采用“橡胶活塞盘式端面密封”。以约0.25MPa压力的清洁水将橡胶活塞压向转环，阻止下游的水进入水机舱。此种形式密封效果好。但如果电站河水混浊，泥沙较多，盘式端面密封的不绣钢转环会磨损。修复不绣钢转环，要拆下水导轴承才能进行，检修工作极其麻烦。
（2）方案2。采用“主轴衬套 编织盘根密封”。用编织盘根缠绕主轴的衬套，仍需要约压力的清洁水供向编织盘根作冷却和密封，密封性能一直较好。
（3）方案3。采用“双橡胶平板密封”。工作时靠两块不同方向的橡胶板形成一空腔，再供以有压力的清洁水达到密封的目的，这种形式的密封性能最好。更换主轴密封橡胶板时不用拆卸轴承。
四、水轮机进人孔设置的位置
目前，世界各国在设计制造水轮机时，通常将水轮机进入空设在转轮室的上面或者下面，但是就水轮机的实际运作情况而言，笔者认为将进入空设置在转轮室的上面或者下面都不是很科学。因为，如果将进入空设置在转轮室的上面，在进出出入孔时必须要借助长提，并且其中还有转轮体阻隔，所以在进入出入孔时不仅极不方便，而且很容易发生安全事故。而进人孔设置在转轮室之下者，进人孔离-12.5m高程走廊高达6.0m，在使用时，要做一个专用活动台梯，用进人孔时需将台梯搬来，不用进人孔时把台梯吊走，极为麻烦。再者，进人孔设置于转轮室之下，转轮体及叶片密封需维修时，下侧叶片正好遮挡进入孔，而且工作中难免会使一些废油溅出转轮室内，脏油正好流到进人孔处，检修人员进出苦不堪言。如果把进人孔移至尾水管处，设一个固定爬梯，如此，爬梯固定好后，无需搬动，检修人员上下自如。
五、机组埋入部分的防渗设计
机组埋入部分的防渗水胶皮为了防止流道水从机组埋入部分的金属外表面与二期混凝土间渗出，增设若干圈防渗水的胶皮，每圈防渗水的胶皮由3层宽约500mm的“聚乙烯丙纶”化纤材料粘合而成。此举似无多大必要。理由是：流道水所通过的第% 道金属组合缝，是经过严密施焊的，金属外壳有节节筋板和加强环，就相当于一道道防渗圈，若有渗水渗过焊接的组合缝，就必须要穿过金属外壳与混凝土接合面的层层障碍，才能渗到外空间。如果在浇捣混凝土时，金属外表面冲洗干净后涂上水泥浆，防渗效果是非常好的。作者曾见到过多台贯流机组埋入件无此防渗水的胶皮，均未见此处混凝土的渗水现象。
六、结束语
随着科学技术的日新月异，在现代的发电站中，为了提高电站的发电能力，贯流式水轮机总是在实践中不停的改进创新，从而满足人类与日俱增的用电需求。就目前的电力行业的实际现状而言，对贯流式水轮机进行设计时，应该国内发电站的实际情况，然后从安装简便、操作简单、维修方便三点出发对贯流式水轮机进行设计，从而有效的提高贯流式水轮机的性能，并且还能够降低其造价成本和运行成本。总而言之，对贯流式水轮机进行科学合理的设计利国利民且任重道远。