3.2　轴流式水轮机和混流式水轮机

轴流式水轮机分为转桨式和定桨式两种型式。在小型水电站，轴流定桨式水轮机运用较多。其主要优点是结构简单、造价低、不存在转轮漏油的问题。但由于结构限制，定桨式水轮机应用于中小型水电站，问题也较多，主要是运行效率低，运行稳定性差。

低水头电站，多数为径流式电站，水头、流量的变化很大，这就使定桨式水轮机的运行受到很大影响，很多电站运行效益很差。例如重庆某新建电站，选用了定桨式水轮机，电站运行后，水轮机在空载和部分负荷工况均出现了严重的振动，上机架垂直振幅达0.32mm；由于效率低，实际流量超过了设计流量，水头损失加大，运行水头降低，装机36MW的电站，即使导叶全开，最大出力只能达到34MW，使刚建成的电站，即面临难以解决的损失等问题。

因此，在水轮机转轮直径大于2.0m时，应优先选用轴流转桨式水轮机。

在低水头中小电站中，采用混流式水轮机的也较普遍。混流式水轮机虽然机组造价较高，但空化性能好，Hs值较大，机组安装高程高，土建投资省。根据对一些已运行中小电站的跟踪调查，混流式水轮机的运行稳定性优于轴流定桨式水轮机，在高尾水位运行时，也不存在轴流式机组常出现的抬机现象。涪陵水电建筑勘测设计院曾在一个设计水头18m的电站，采用了单机3200kW的混流式水轮机，由于Hs值为+2.5m，开挖小，赢得了宝贵的枯期施工时间，最终使电站提前一年发电，电站运行后，机组运行情况良好。

近年来，随着一些优秀的轴流式水轮机转轮模型的开发、引进，通过多个电站的比较后发现，在低水头电站，采用轴流转桨式水轮机较混流式水轮机仍有较明显的优势。其主要优势是加权平均运行效率高且运行稳定；负荷调节范围大，有利于减少装机台数；机组造价低20%～30%；出力裕度大，其出力主要受空化条件限制，在汛期下游尾水较高时，其出力远大于混流式水轮机。

轴流转桨式水轮机的Hs值较小，土建工程量较大。为适当抬高机组安装高程，一般在选型时，通过适当加大转轮直径，使额定工况点靠近转轮最优工况点附近，取较小的额定单位流量和空化系数。这样即使水轮机造价高一点，但发电机的造价仍远低于混流式机组，同时节省土建投资，机组出力裕度也较大。综合比较，采用轴流式机组的工程总投资低于混流式机组。