弗朗西斯式水輪機(jī)

水流從水輪機(jī)四周水平方向向中心流入轉(zhuǎn)輪（徑向進(jìn)入），然后轉(zhuǎn)為向下方向出口，水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪內(nèi)在向軸芯方向通過(guò)葉片時(shí)推動(dòng)轉(zhuǎn)輪，同時(shí)在向下通過(guò)葉片時(shí)也推動(dòng)轉(zhuǎn)輪。也就是說(shuō)水流在徑向與軸向通過(guò)葉片時(shí)都做功，故稱為混流式水輪機(jī)，也稱為幅向軸流式水輪機(jī)。

混流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要部件包括蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、頂蓋、轉(zhuǎn)輪、主軸、導(dǎo)軸承(見(jiàn)水輪機(jī)導(dǎo)軸承)、底環(huán)、尾水管等。蝸殼是引水部件，形似蝸牛殼體，一般為金屬材料制成，圓形斷面。座環(huán)置于蝸殼和導(dǎo)葉之間，由上環(huán)、下環(huán)和若干立柱組成，與蝸殼直接連接；立柱呈翼形，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，亦稱為固定導(dǎo)葉。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由活動(dòng)導(dǎo)葉、調(diào)速環(huán)、拐臂、連桿等部件組成。轉(zhuǎn)輪與主軸(見(jiàn)水輪機(jī)主軸)直接連接，是該類型水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)、泄水錐和若干固定式葉片組成，其外形和各組成部分的配合尺寸根據(jù)其使用的水頭不同而有所不同。尾水管是將轉(zhuǎn)輪出口的水流引向下游的水輪機(jī)泄水部件，一般為彎肘形，小型水輪機(jī)常用直錐形尾水管 。

混流式的轉(zhuǎn)輪一般用低碳鋼或低合金鋼鑄件，或者采用鑄焊結(jié)構(gòu)。為提高抗汽蝕和抗泥沙磨損性能，可在易氣蝕部位堆焊不銹鋼，或采用不銹鋼葉片，有時(shí)也可整個(gè)轉(zhuǎn)輪采用不銹鋼。采用鑄焊結(jié)構(gòu)能降低成本，并使流道尺寸更精確，流道表面更光滑，有利于提高水輪機(jī)的效率，還可以分別用不同材料制造葉片、上冠和下環(huán)。典型例子是我國(guó)的劉家峽。

水力發(fā)電利用的是把水的勢(shì)能（水位的高度差引起的）和水的動(dòng)能（速度引起的）轉(zhuǎn)換成電能的。水輪發(fā)電機(jī)組主要由水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成，前者的作用是把水的勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，是原動(dòng)機(jī)；后者的作用是把旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。兩者通過(guò)主軸連接。發(fā)電機(jī)輸出功率的大小由水輪機(jī)決定，而水輪機(jī)的輸出功率則與引入流量和水頭（上下游水位的高程差）成正比，流量越大或是水頭越大或是兩者都大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。在工程實(shí)際中，不同的河流，不同的地區(qū)，流量或是水頭是不一樣的，也就是說(shuō)要么滿足流量，要么滿足水頭，當(dāng)然要兼顧二者。

當(dāng)水頭范圍在30~300米左右范圍時(shí)，軸流式水輪機(jī)已經(jīng)不實(shí)用了（機(jī)械強(qiáng)度等不能滿足要求），水輪機(jī)就變成混流式或斜流式的了，水流在進(jìn)入葉片前是沿著圓周方向，流出葉片后是沿著軸線方向的，故稱為混流式。混流式水輪機(jī)的葉片是固定的。當(dāng)機(jī)組功率小于5000kw（數(shù)值不確定）時(shí)，一般設(shè)計(jì)為臥軸形式，即主軸是水平的，這種一般適用于小水電。當(dāng)機(jī)組功率大于500kw時(shí)（數(shù)值不確定），機(jī)組就要設(shè)計(jì)成立軸形式的，以滿足強(qiáng)度及檢修需要。立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量從幾千千瓦到80萬(wàn)千瓦（正在設(shè)計(jì)單機(jī)100萬(wàn)千瓦的）不等，是當(dāng)今應(yīng)用范圍最廣、技術(shù)條件最成熟的水輪機(jī)。

弗朗西斯式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，能適應(yīng)很寬的水頭范圍，是世界各國(guó)廣泛采用的水輪機(jī)型式之一。當(dāng)水流經(jīng)過(guò)這種水輪機(jī)工作輪時(shí)，它以輻向進(jìn)入、軸向流出 ，所以也稱為輻向軸流式水輪機(jī)。

它適用于水頭自20米直到700米的范圍內(nèi)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，并且效率高，但它一般是用在中水頭范圍內(nèi)（50米至400米）。單機(jī)出力從幾十千瓦到幾十萬(wàn)千瓦。這種水輪機(jī)最大出力已經(jīng)超過(guò)70萬(wàn)千瓦。是一種運(yùn)用最廣泛的一種水輪機(jī)。我國(guó)單機(jī)容量700兆瓦機(jī)組在三峽投入運(yùn)行，向家壩采用800兆瓦混流式機(jī)組 。

軸流式水輪機(jī)是指水流由軸向進(jìn)人轉(zhuǎn)輪，沿其葉片自軸向流出，將水流能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的反擊式水輪機(jī)口按其轉(zhuǎn)輪葉片能否轉(zhuǎn)動(dòng)又分為軸流轉(zhuǎn)槳式和軸流定槳式。軸流式水輪機(jī)的使用水頭范圍一般為3-80m。軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪由轉(zhuǎn)輪體、葉片、泄水錐組成，葉片數(shù)少于混流式，葉片軸線與水輪機(jī)軸線垂直。適用于中低水頭、大流量的水電站。在相同水頭下，其比轉(zhuǎn)速較混流式水輪機(jī)為高。應(yīng)用水頭約為3到80m。水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動(dòng)變?yōu)檩S向流動(dòng)，而在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)，水流保持軸向流動(dòng) 。2100433B

弗朗西斯式水輪機(jī)被設(shè)計(jì)用于各種廣泛的水頭高度與水流流量。由于它的高效率，現(xiàn)今弗朗西斯式已成為世上最廣泛使用的水輪機(jī)。弗朗西斯式的機(jī)組共包括水頭高度范圍40至600米（130至2,000英尺）以及與它之間連結(jié)的發(fā)電機(jī)，其輸出功率從幾千瓦至800 MW。而更大型的弗朗西斯式水輪機(jī)其設(shè)計(jì)上更為個(gè)性化，能夠針對(duì)其安裝的站點(diǎn)，給定的水量，以及限制的水頭高度發(fā)揮其最高效的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并且最高能夠發(fā)揮到高達(dá)90%。

除了用于電力生產(chǎn)之外，弗朗西斯水輪機(jī)也可用于抽水蓄能，其中一個(gè)儲(chǔ)蓄方式是透過(guò)在電力低功率需求期間讓弗朗西斯水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)充當(dāng)大型電氣馬達(dá)（類似泵），當(dāng)電力高峰需求期來(lái)到時(shí)便反向操作，進(jìn)而進(jìn)行抽蓄發(fā)電。這些抽水蓄能式水庫(kù)等可作為當(dāng)水庫(kù)滿水位時(shí)的大型電力儲(chǔ)存來(lái)源。然而這僅是臨時(shí)儲(chǔ)存大量電力以供后續(xù)使用的少數(shù)方法之一。

• 水力發(fā)電

• 卡布蘭式水輪機(jī)

• 容瓦勒式水輪機(jī)

• 佩爾頓式水輪機(jī)

• 尾水管

• 探魚器，用于研究魚類游動(dòng)的弗朗西斯式和卡布蘭式水輪機(jī)沖擊裝置

總狀花序頂生和腋生，花多數(shù)，較大，花序軸果期伸長(zhǎng)；花梗粗壯，斜上開展，長(zhǎng)達(dá)1.5毫米；萼片直立，長(zhǎng)橢圓形，長(zhǎng)約15毫米，內(nèi)輪萼片基部呈囊狀，邊緣膜質(zhì)，白色透明；花瓣紫紅、淡紅或白色，近卵形，長(zhǎng)約12毫米，頂端淺2裂或微凹，邊緣波狀，下部具長(zhǎng)爪；花絲向基部逐漸擴(kuò)大；子房圓柱形，柱頭微2裂。

弗朗西斯卡紫羅蘭是紫羅蘭中的一個(gè)品種，其特點(diǎn)為花是紅色。