混流式水轮机工作原理： 蜗壳位于最外层，从四周包围着座环，并与座环的上、下环相连接。座环、上下环间均匀分布着能承重的固定导叶20个。顶盖放置在座环的上环内法兰上，座环放置在下环法兰上。顶盖和座环上下相对构成环形过流通道。通道内均匀分布着20个活动导叶，以调节流量。活动导叶下轴颈放置在底环预留的轴孔中，活动导叶上半段轴穿过顶盖预留轴孔，与顶盖上面导叶传动机构相连接。座环下端通过基础环（底环）与尾水管上端相连接。顶盖之下，尾水管之上是转轮， 转轮周围被活动导叶所包围。 主轴的下端与转轮相连接，上端与发电机转子主轴相连接，它把水轮机转轮和发电机转子连接成水轮发电机组转动部分整体。在顶盖上设置轴承座，其上装有水导轴承，抱在主轴外面，给水轮机转动部分，轴心线定位。在顶盖中心轴孔与主轴之间的间隙处设有密封装置，防止间隙大量漏水淹没导轴承。在顶盖上放置着导叶传动操纵机构，接力器推拉杆操纵控制环、连杆、导叶臂、导叶轴之间依次相连， 使导叶动作。 2、 引水部件 金属蜗壳 从制造工艺分：铸造蜗壳和焊接蜗壳。 铸造蜗壳使用于工作水头小于200m的小水电站。
焊接蜗壳的座环和蜗壳分开制造，然后在工地组焊。东风蜗壳分为21节，蜗壳第10节后在鑫安厂内与座环焊接好，直接运到。其余在工地焊接，焊接时焊缝要相互错开，避免十字形焊缝相交焊接。20×15º=300º
座环
座环位于蜗壳的内圈导水机构的外围。
座环由上环、固定导叶、下环组合而成。
座环的作用：
承重部件，承受整个机组固定部分和转动部分的重量。
通流部件，保证水流均匀轴对称地流入导水机构。
安装基准件，
座环的结构形式
带蝶形边座环（东风）：蝶形边是35mm厚的钢板以60度角焊接在座环的上下环上
面的，蜗壳的锥节在与蝶形边组焊，连接成完整的蜗壳。
基础环（底环）：
基础环是混流式水轮机座环与尾水管进口锥管段相连接的基础部件，安装连接时的基
准件，同时构成转轮室的一部分。
3、 导水部件
顶盖、底环、导叶、导叶臂、连杆、控制环、接力器等部件组成。
导叶 由导叶体和导叶轴两部分组成。为减轻导叶重量，常做成中空导叶。导叶的断
面形状为翼型。导叶轴颈通常比连接处的导叶体厚
度大，在连接处采用均匀圆滑过渡形状，以避免应力集中。
导叶轴承 上、中、下轴套，高水头机组为防止导叶上浮力超过导叶自重，保证导叶
上端面间隙，在导叶套筒的法兰上一般设有止推装置
（止推压板或止推块）。
导叶传动机构 导叶传动机构由控制环、连杆、导叶臂三部分组成，用于传递接力器
操作力矩，使导叶转动，调节水轮机流量。该机构形
式有叉头式受力情况较好和耳柄式受力情况相对较差。
控制环 控制环结构形式双耳平行式
导水机构安全装置 安装导水机构安全装置的目的：及时切除被卡
导叶，避免因个别导叶被卡而损坏其它传动机构主要零部件。
剪断销 使用最多的导水机构安全装置，在剪断销上加工一个危险断面，在正常操作力作用下，剪断销能正常工作，当超过正常操作力1.5倍时，剪断销连同装在其中的信号装置在危险断面破断并发出信号，被卡导叶从传动机构中解列。在机组顶盖上还设有限位
块，其作用是：防止导叶发生正反向旋转而超出全关和最大可能开度的范围。
（可能造成剪断销连锁破断事故）
导水机构切断水流 当停机时，导叶首尾相连，切断水流。但导叶上、下断面和顶盖、底环处存在着端面间隙，导叶首尾相接处会有立面间隙。这些间隙会产生停机漏水损失；还会产生间隙汽蚀破坏。间隙较大漏水严重时，甚至可使机组停不下来。为此需要设法减
小这些间
隙，也是机组检修计划的一个必不可少的项目。
立面间隙的调整方法：通过调整导叶传动装置的补偿环（调整螺杆）
端面间隙的调整方法：通过导叶轴颈端盖上的调节螺钉。
接力器 接力器的基本部件:接力器缸和活塞 活塞把接力器缸分成了开启腔和关闭腔。
单导管直缸接力器在导水机构快速关闭时，为避免活塞与缸盖发生撞击，在活塞上装有三角形封油块，封油块与缸体油口相对应，当活塞块逐渐遮住部分出油口，形成排油截流，起缓冲作用。
事故配压阀：机组正常运行行时事故配压阀仅作为压力油的通道，使调速器主配压阀
与接力器的管道接通；当机组甩负荷又遇调速系统故障时，事故配压阀动作，切断主配压阀与接力器的联系，而直接把压力油从油压装置接入接力器，使接力器迅速关闭，实现机
组紧急停
机，以缩短机组过速时间，起到对水轮机的保护作用。
水轮机蜗壳压力表及尾水真空压力表测量的量值反映了什么？
蜗壳压力表 机组正常运行时，测量蜗壳进口压力是为了探知压力钢管在不稳定水流作用下的压力波动情况；在机组甩负荷时，可以在蜗壳进口测量水击压力的上升值。
尾水真空压力表 测量尾水管进口断面的真空度及其分布，是为了分析水轮机发生汽
蚀和振动的原因，并检验补气装置的工作效果。
水导轴承 位于顶盖上方用以承受主轴传来的径向振摆力，约束主轴旋转轴心线。
圆筒瓦式导轴承：机组运行时，主轴带动下油箱及箱内润滑油旋转，在离心力作用下形成抛物油面，抛物油面产生的静压力及油旋转的动压力，使油从进油嘴进入下法兰径向油孔至轴承体环形油沟，被主轴带动沿斜油沟上升，同时被带进圆筒形瓦面，起润滑和吸收摩擦热量作用。然后油被带入挡油圈，在后续油推动下溢出挡油圈，流经冷却器，经回回到下油箱形成油循环。停机时，挡油圈内油缓缓下渗，使瓦面油沟处于充油状态，
可防止机组启动时瞬时干摩擦。
优点：结构简单、布置紧凑、使用寿命长。
缺点：安装检修时刮瓦和调整间隙较困难、旋转油箱易甩油、轴承体较重。
冷却器：最大工作压力位0.6Mpa
下油箱盛油约：45L 上油箱盛油约：120L
下油箱正常油位（图纸）：120mm
最低油位：90mm
混流式水轮机的密封装置：
混流式水轮机转轮上冠与顶盖之间，存在着一个低压水腔，其水源为止漏环的漏水。由于止漏环的阻尼和减压装置的降压作用，此水压一般不超过0.196Mpa。为防止此压力水从主轴与顶盖之间的缝隙中冒出，破坏稀油润滑导轴承的正常工作，故设主轴密封装置。
水轮机的主轴密封装置包括：工作密封和检修密封。
工作密封：可以简化为固定在转轴撒谎那个的动环和固定在顶盖上的静环组合成的摩擦副，其工作最佳状态是静环以一定压力压向动环，保持密封面的稳定接触以封水，同时要引进一定清洁压力水到密封面，形成液膜润滑，避免干摩擦引起的摩擦副快速磨损，同
时要有足够的磨损补偿余量，做到低泄流、长寿命。
检修密封：空气围带式检修密封，橡胶围带与转动部分圆柱面间隙为1.5—2mm。围
带工作压力位0.5—0.7Mpa
真空破坏阀：当机组紧急关机时，由于水流惯性作用，在转轮室会产生很大真空，导致尾水管及下游水迅速返回，撞击转轮和顶盖，发生台机现象，严重时引起顶盖损坏。在
顶盖上装紧急真空破坏阀，能在转轮室出现真空时，迅速向转轮室补气，避免产生上述破坏。一般要出现真空压强为14.7—19.6Kpa时阀盘克服弹簧弹力下移，开始补气，真空消
失后，其自动返回。
调速器具有两级液压放大机构：第一级由引导阀和辅助接力器实现；第二级由主配压阀和主接力器完成。引导阀将转速信号转换成位移信号，以控制辅助接力器和主配压阀活塞的上升或下降，进而使主配压阀分配压力油进入主接力器活塞的开腔和关腔。总之，主配压阀，顾名思义就是通过活塞的上下移动，控制压力油的流向和流量，进而控制主接力器的移向和移速。而事故配压阀的作用是：当机组出现异常时，调速器拒动导叶无法全关，直接通过事故配压阀将压力油引入接力器关腔使导叶全关。机组正常运行时，导叶的开关都是通过主配压阀实现的，而事故时不通过主配压阀而经事故配压阀实现导叶动作的。
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叶控制环磨损问题的分析2．1导水机构结构‘’灯泡式机组的导水机构导叶轴线与水轮机轴线相交成某一角度，均匀分布在圆锥面上，如图2所示．控制环为分瓣式结构，用钢板焯制，环上有连接58南昌水专学报2003年第3期孔与导叶连杆、接力器连接，由接力器驱动来控制活动导叶的开度．控制环的右侧悬挂有重锤，作为辅助关闭导叶装置．控制环滚动面设计通常有两种形式：一是采用滚珠轴承，V形槽轨，采用防水油脂润滑，控制环和外导水环滚动面作硬化处理；另外一种是采用轴瓦，如尼龙轴瓦、合金轴瓦．图2导水机构结构示意图2．2导叶控制环受力分析控制环在调节导水叶过程中，受到多个外力作用：左、右导叶接力器施加的一对力偶，对控制环的转动起主导作用；重锤所形成的关闭力矩，破坏了力偶，并造成开机或加负荷过程中控制环有左移趋势，停机或减负荷过程有右移趋势；控制环自身重力；导水叶轴向水推力经连杆传递给控制环的斜拉力，这个力可分解为一个右转关闭力矩和向上游的轴向拉力；外导水环的反推力和摩擦力，其大小
取决于前面几个力，因前面几个力属异面汇交力系，故合力总不为零，且伴随调节过程不断变化．前面所述导叶控制环磨损情况也验证了这些外力作用．2．3控制环磨损的对策导叶控制环运转具有低速度、重载荷、频繁起动、易出现冲击荷载等特点，容易造成控制环滚动面磨损．摩擦力是磨损的根本原因，其大小取决于压力和跑合面的摩擦系数，机组整体结构决定了控制环所承受的外力是无法改变的，因此完善受力机构的结构形式、采用摩擦性能优异的材料是解决导叶控制环磨损的根本途径．(1)对滚动面径向和轴向抗磨板材料做了改进．采用铜合金镶嵌自润滑材料制作，导叶控制环运转时，固体润滑剂在控制环滚动面形成固体润滑膜，实现自润滑；运转停止时，固体润滑膜可减弱磨擦副金属问直接接触，减小重新运转的阻力，导叶控制环磨损大为缓解，达到满意效果．(2)控制环滚动面结构采用滚珠轴承式结构较为理想．滚珠轴承以点接触(或者说是线接触)，摩擦系数小，防水润滑油脂既起润滑作用同时也保护了滚动面，V形槽轨使滚珠能承受更大的正面和侧面压力．国内外很多电站采用了滚珠轴承结构，如奥地利的阿尔顿沃尔斯电站和中国的百龙滩电站、白垢电站，运行效果很好，白垢电站机组运行十多年控制环未出任何问题．当然，控制环结构设计上若能采用支撑等辅助设施，以抵消控制环受到的重力和水推力作用，亦能大大减小控制环的磨损．3结语我国对灯泡贯流式机组的研究、设计和制造起步较晚，但近年来进展较大，并逐步推广应用．导叶控制环作为机组重要组成部件，调节机组流量、出力大小，应根据实际运行需要，合理设计控制环结构．参考文献：【1]沙锡林，游赞培．贯流式水电站【M】．北京：中国水利水电出版社
