轴伸贯流式水轮机采用水平轴向布置，结构上明显的特征是导叶与机组中心线成65°布置，采用轴向锥形导水机构。轴伸贯流式水轮机流道由进水管、座环、锥形导水机构、转轮室、尾水锥管和S型尾水肘管及尾水渠组成。轴伸贯流式水轮机的流道是轴向的，水流平行于水轮机轴流向转轮。这样可以将上游来水以尽可能少的水力损失、均匀地引入锥形导水机构，形成理想的环量进入转轮室，然后高效地转化为水轮机的机械能，尾水锥管和S型尾水肘管把转轮出口的能量进行充分的回收。

水轮机的进水管顶部开有吊物进人孔，以供装卸灯泡体内工件时使用。座环由四根支柱、两个底脚组成，上支柱是油、气、水管路的入口，下支柱是排水管、排油管的出口，水轮机流道内零部件重量以及动载荷通过座环传递到基础上。考虑机组运行的稳定性，进水管与S型尾水肘管大部分埋入混凝土中。

水轮机主轴从肘管中水平穿过后通过与常规发电机联结，发电机和水轮机轴承共用一个供油系统，集中供油。为保证机组运行稳定，发电机机坑底部距流道有足够距离。调速器与水轮机的控制环相连，实现机组的开机、并网、增减负荷和停机。轴承高位油箱布置在距机组中心线高约10m的副厂房内，回油箱及液压站布置于水轮机机坑内。

当机组转速较高时，可与常规发电机直接联接；若发电机的转速低，可通过增速器与发电机联接 。

在低水头中小型水电站的开发利用中，轴伸贯流式水轮机具有资源利用充分、投资节省的优势和电量增值、综合效益增值的效果，是开发低水头径流式中小型水电站的一种非常经济适用的水轮机型式。当前，我国的低水头水力资源的开发正蓬勃发展，对选用轴伸贯流机组的性能、外观、可靠性、安全稳定性等诸方面提出了更高的要求。我们将为轴伸贯流式水轮机设计开发出更加先进合理的结构，以满足市场的需求 。2100433B

到20世纪80年代，使用水头在2.5～20m贯流式水轮机的研究和应用，取得突破性的进展。1986年天津电气传动设计研究所（以下简称天传所）成功研制出具备高的水力效率和良好空蚀性能的GZ006轴伸贯流式水轮机模型转轮，填补了国内空白。1988年7月国内首台轴伸贯流式发电机（GD006-WZ-180 配SFW1250-20/2150）成功投入运行。而后天传所相继开发出的GZ008、GZ007等一系列模型转轮，为轴伸贯流式水轮机的应用推广提供了可靠的技术保障。

在低水头小型水电站的开发过程中，轴伸贯流式水轮机因为投资少，因此当经济性转轮直径在D1≤3m，单机容量N<5MW时，我们推荐使用轴伸贯流式水轮机。

国内已运行的轴伸贯流水轮机多采用定桨式转轮，轴伸贯流水轮机应用的最大转轮直径2.9m，最大单机容量3.5MW，最大使用水头22m 。

在轴伸贯流式水轮机的设计开发方面，消化吸收国内先进的设计思想，不断的创新与发展，在结构设计方面具有一些特点。

1.主轴密封装配的改进

主轴密封采用聚四氟乙稀盘根工作密封和空气围带停机密封结构。聚四氟乙稀盘根的特点是：松软，容易浸渍润滑剂，对轴的振动和偏心有浮动弹性，致密性好，能满足主轴密封对填料的性能要求。同时与之相对应，转轴的粗糙度要高，这样摩擦损失就小，我们在主轴上塞焊一段不锈钢护套，这样主轴表面既有足够的耐磨度和硬度，又能长时间维持这种粗糙度，可以满足这种密封结构的要求。

这种密封结构简单，安装调整方便，且具有良好的封水性能，使用寿命长。它主要由密封座、压环、工字环、甩水罩及锥形罩等组成，在工字环内通以0.15~0.2MPa的清洁水，当密封润滑水接通后，水压使盘根与主轴不锈钢护套表面接触，起到封水作用。这样既不会因摩擦而烧坏主轴，又能达到很好的密封效果，经过多个电站使用，发现这种密封效果好。

2.导叶保护装置的创新设计

轴伸贯流水轮机采用锥向锥形导水机构，其导叶传动机构是空间运动的，剪断销除了承受剪切力外还受到扭矩的作用，容易疲劳断裂。剪断销被剪断，导叶可能会失控，与相邻导叶相碰，诱发相邻剪断销被剪断的连锁反应，而且剪断销被剪断后，机组的振动非常大，破坏性很强。

早期的轴伸贯流式水轮机采用常规的剪断销装置，更新为剪断销加摩擦副保护结构，导叶间隔布置剪断销，这样可以在剪断销被剪断后，由于摩擦副对导叶臂有阻力，使导叶不会转动到与相邻导叶相碰。从而保证机组的安全稳定运行。这一结构在电站的实际运用中证明是十分可靠的。

3.轴承的内循环结构的创新设计

在设计陕西洛河下桃电站时，我们使用前导轴承采用赛龙材料的水润滑轴承，水轮机的推力轴承为φ250双向推力轴承，是内循环结构，因而取消了传统设计中采用的外循环润滑油供油装置。这样就省去了集油供油装置、重力油箱以及油管路控制系统，这不仅降低了机组的造价，方便了机组的安装维护，使机组布置简单清晰，同时也避免了由于辅助设施及控制元件会发生的事故隐患，增加了机组运行的安全稳定。

4.转轮及主轴的装卸方法

轴伸贯流式水轮机主轴特长，其主轴、转轮的安装是一个重要问题。以前设计的轴伸贯流式水轮机，主轴有的设计成从肘管出轴处拉出，这会增加厂房的宽度，同时要移动推力轴承、发电机等。也有采用转轮室、直锥管、肘管按轴线水平分开的，这样虽然解决了主轴的吊装问题，但又增加了机组安装的难度，也提高了机组的制造成本。进行如下设计：采取转轮室、直锥管进行分半，伸缩节设在直锥管与S形肘管之间。这样，主轴及转轮可以直接从分半转轮室、分半直锥管处吊出吊进，这样降低了制造成本，又方便装拆，也缩短了厂房宽度，降低了厂房造价。

5.增速器结构的应用

在低水头电站中，如设计水头低于5m，水轮机的转速一般都不超过250r/min，如果采用常规的直连方式，会造成发电机的尺寸很大，带来价格增高、效率降低、吊车容量和土建投资增大等一系列问题。

利用行星齿轮增速器取代常规的水轮机与发电机直连的方案，能使发电机尺寸成倍减小，上述问题便迎刃而解。

其次，采用增速技术可以使水轮机的转速选择不受发电机同步转速的限制，可以根据水电站的水头、流量、出力等参数，最合理地选择水轮机最高效率相对应的转速，使水轮机在最佳转速即最优工况下运行，发挥应有的高效率。

国内增速器的专业制造厂家的设计水平、制造精度和工艺、材料性能等方面都有了显著的提高，已研制出了性能优良的增速器系列。根据电站的使用情况，当轴伸贯流式机组的设计水头低于5m，转速低于214.3r/min时，我们推荐采用加增速器的方案 。

轴流式水轮机是指水流由轴向进人转轮，沿其叶片自轴向流出，将水流能量转换为机械能的反击式水轮机口按其转轮叶片能否转动又分为轴流转桨式和轴流定桨式。轴流式水轮机的使用水头范围一般为3-80m。轴流式水轮机转轮由转轮体、叶片、泄水锥组成，叶片数少于混流式，叶片轴线与水轮机轴线垂直。适用于中低水头、大流量的水电站。在相同水头下，其比转速较混流式水轮机为高。应用水头约为3到80m。水流在导叶与转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区内，水流保持轴向流动 。2100433B

流道和结构形式与常规轴流式水轮机相似的可逆式水轮机。

中文名称：轴流可逆式水轮机；英文名称：propellerpump-turbine；2100433B

轴流式水轮机是指水流由轴向进人转轮，沿其叶片自轴向流出，将水流能量转换为机械能的反击式水轮机口按其转轮叶片能否转动又分为轴流转桨式和轴流定桨式。轴流式水轮机的使用水头范围一般为3-80m。轴流式水轮机转轮由转轮体、叶片、泄水锥组成，叶片数少于混流式，叶片轴线与水轮机轴线垂直。适用于中低水头、大流量的水电站。在相同水头下，其比转速较混流式水轮机为高。应用水头约为3到80m。水流在导叶与转轮之间由径向流动变为轴向流动，而在转轮区内，水流保持轴向流动 。