摘要：本文首先简要分析了水轮机的基本类型，分别从转轮、导叶限位装置、导轴承装置、转轮与主轴、主轴中心孔补气装置等方面，探讨水轮机结构与功能的具体优化设计思路，望能为此领域研究有所帮助。
关键词：水轮机；结构与功能；优化设计
水轮机是整个水电行业的核心设备，拥有其它设备无法比拟与替代的优越性；其除了能够利用无污染的水力资源来实现节能环保的目的之外，还符合现阶段我国水电行业的发展的基本脉络。在社会经济大发展的大背景下，我国水轮机应用领域与范围越发宽广，而在质量要求上也变得越发严格，因此，需要相关技术人员强化水轮机结构与功能领域的研究与创新。
1 水轮机的基本类型分析
（1）轴流式。针对轴流式水轮机来讲，实际就是以传统类型的混流式水轮机原有结构与性能为依托，经过技术升级与改造而得到。此种水轮机有着较大的单机容量，且运用的是单轴转动的运作模式。在设计时，轴流式水轮机借助接力器，达到调节轴承以及布置对角的目的，因而可实现水轮机性能的大幅提升，更能体现其应用价值。比如高坝洲水轮机，其便选用的是轴流式水轮机。高坝洲水轮机所选用的是铸焊结构的座环，此结构能够承受水轮机运作时所形成的水压；此外，该水电站在叶片边缘位置处，还选用了具有较好抗腐蚀作用的裙边结构，此采用此种结构设计，除了能实现水轮机整体运转效率的提升外，还能提高水力性能。（2）贯流式。针对我国的水力资源来讲，其主要有两种类型，其一为高水头水力资源，其二是低水头水力资源，而对于贯流式水轮机而言，其便是专门为适应低水头水力资源利用需要而研发的。现阶段，我国许多发电站均采用的是贯流式水轮机，比如石溪口电站，对于其水轮机来讲，便是借助多个处于固定状态的导叶，来为座环提供支撑；且针对座环的支脚来讲，其与混凝土的支撑点相连接；还需要指出的是，该水电站水轮机还采用了无操作架式的转轮缸动结构，选用的是排水锥中设置转轮接力器的方式。（3）混流式。与其它类型的水轮机相比较，我国在混流式水轮机应用方面，已经形成了比较成熟的体系。比如李家峡电站便采用的是混流式水轮机。为了最大程度降低运输难度，在设计转轮时，选用了分瓣式结构，且选择了平行式的座环；此外，还需指出的是，其主轴与转轮能够交换，灵活度高。（4）冲击式。针对冲击式水轮机来讲，其乃是水力原动机的一种典型代表，拥有抽水蓄能的作用，可借助于配套的导水装置，把水能最大程度相机械能转换，然后再根据实际需要，向更具实用性的电能转换。相比于其它类型的水轮机，冲击式水轮机有着更加繁琐、复杂的能量转化过程，而且在机组震动强度上也比较大，因此，在设计安装时，往往有着较大难度。但需强调的是，冲击式水轮机同样有着专属优点，如成本低、重量轻。所以，此种水轮机在现实中，同样得到较为广泛的应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，正对冲击式水轮机来讲，配水环管、喷嘴装配、转轮为其基础部件，伴随相关技术的持续发展与更新，冲击式水轮机水斗开始大规模选用全数控加工，效果得到大幅提升，喷嘴装配也从之前的弯喷嘴，逐渐向直流内控型直喷嘴转变，效率更高，无论是安装，还是检修，均比较方便。
2 水轮机结构与功能的优化设计策略
（1）主轴中心孔补气装置。此装置是支撑水轮机运行的重要结构装置，发挥着核心性作用。该装置能够在周边便可直接补气，应用简便；此外，其还能大幅提升尾气管的受压能力，因而能够大幅提升水轮机的性能。比如李家峡水电站以及漫湾水电站等，均选用了此装置，应用效果较好。（2）导轴承装置。在水轮机的整个结构当中，导轴承装置发挥着重要承载作用。伴随相关科学技术的持续发展与更新，与水轮机相配套的导轴承装置，同样处于持续改进与优化状态，因而能够更好且更加全面的满足水轮机的各种应用需要。针对传统类型的导轴承装置而言，其稳定性已经比较突出，研发人员以此为基础，持续创新与完善，借助于销子，来替换轴承，以此来提供持久、稳定的传递径向力，因而使轴承刚度得到大幅提升。此外，还需要指出的是，为了防止油雾泄露情况发生，现阶段，我国许多水轮机均开始大规模选用接触式密封盖与双层油盖箱。（3）导叶限位装置。经相关实验得知，当导叶处于异步状态时，其所产生的水力矩相比于同步状态下所产生的水利矩，要明显偏高。因此，在对导叶限位装置进行设计时，需要将此种情况考虑在内，持续更新与优化水轮机的结构，避免由于转轮叶片间发生碰撞而造成水轮机的停运。针对新型导叶限位装置而言，其除了配置有全关的限位块之外，还设置了导叶全开的限位块，此外，还增添了更具实用价值的导叶摩擦装置，因而能使水轮机的运行变得更为快捷与安全。（4）转轮。当前，我国在设计水轮机转轮方面，质量与水平日渐提高，在某些领域已位居世界前列。为了防止由于尺度不合理等原因而给运输带来困难，新设计的转轮结构，将合分瓣上冠，借助于埋入式螺栓，降低转轮高度，保持水轮机的正常、持久的运行状态。此外，新设计的转轮结构，还摒弃了转轮盖板，而是选择叶片泵用螺钉来进行连接，因而较好的避免了由于焊接量过多而引起的工件变形等情况发生。
3 结语
综上，在整个社会经济发展中，水力资源的高效开发有着重要现实意义。针对水轮机来讲，其作为开发水力资源进程中的核心设备，其性能的好坏会对资源开发程度与效能产生直接影响，因此。需要切实采取有效措施，不断优化水轮机结构与功能，设计出更加先进的水轮机。
参考文献
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论文作者:朱龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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