切击式水轮机

切击式水轮机

Pelton Turbine

冲击式水轮机是利用高压喷射水流的动能做功的水轮机，高水头水库的水通过压力管道引到水轮机，高压水经过水轮机喷管成为高速射出的水流，冲向水轮机的水斗，使水轮机旋转做功。冲击式水轮机主要有三种形式，切击式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机，本栏目介绍用得较多的切击式水轮机与斜击式水轮机。

转轮及工作原理

图1是切击式水轮机的转轮，左面是正视图，右面是侧视图。转轮由轮盘与多个水斗组成，故也叫水斗式水轮机。

图1 切击式水轮机的转轮

图2是水斗截面图，从一个水斗的截面可看出水斗由两个勺形体并列组成，水流喷射到两个勺形体内，推动转轮旋转。

图2 水斗截面图

图3是水流喷射到水斗的流向图，从喷嘴喷射出的高速水流射向水斗，被进水边分向两侧的工作面，由工作面反射出水斗。高速喷射水流经水斗反射后把动能传给水斗，推动水斗前进。

图3 水斗式水轮机水流喷射图

图4是切击式水轮机原理动画截图，绿色小圆珠示意转轮前侧反射出的水流，棕色小圆珠示意转轮背侧反射出的水流，喷管喷出的水流中心线与转轮节圆相切，节圆是经转轮上喷射水流点的圆，故称为切击式水轮机。

图4 切击式水轮机原理动画截图

下面是切击式水轮机原理动画，网上在线观看若出现水珠倒流现象请下载后用本机播放器观看。

切击式水轮机原理动画

喷射机构

喷射机构简称喷管，主要由喷嘴、喷针、喷针移动机构组成。通过喷针在喷管内的移动改变喷嘴出口大小，从而改变喷管出水流量以达到改变水轮机的功率。图5是喷射机构结构示意图，图中喷针向管内退，喷嘴属开启状态，水从喷针表面流过经喷嘴射出。

图5  喷针退到管内，喷嘴开启

图6是喷针向前移动顶住喷嘴口，喷嘴属关闭状态。

图6  喷针顶住喷嘴口，喷嘴关闭

喷针的移动由喷针移动机构完成，图中是手动控制喷针移动，转动手轮即可移动喷针，改变喷嘴水流量；大型的水轮机则是用液压或电动伺服机构移动喷针，以上的移动机构装在管外，属外控式喷射机构，一种装在喷管内的喷射机构没有喷针杆通往管外，不需做弯管，给管路布置带来许多方便。

多喷嘴水斗式水轮机

为了提高水轮机的性能，大的切击式水轮机往往有2至6个喷嘴，较小型的切击式水轮机采用卧式安装，图5是有两个喷管的切击式水轮机结构图。

图7  双喷管切击式水轮机

大型切击式水轮机采用立式安装，图6是有六个喷管的切击式水轮机结构示意图。

图8  六喷管切击式水轮机

切击式水轮机是目前冲击式水轮机中应用最广泛的一种机型，所以平常把切击式水轮机直接称为冲击式水轮机。 切击式水轮机适用于300m至1700m的高水头。目前单机功率已达31万千瓦。