水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改型在中小型水電站中的重要作用

1、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改型在中小型水電站中的重要作用    摘要：水輪機(jī)是一種將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械。在大多數(shù)情況下，將這種機(jī)械能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，因此水輪機(jī)是專門(mén)為水電站發(fā)電利用和服務(wù)的。本文著重闡述了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改型在中小型水電站中的重要作用。關(guān)鍵詞：水輪機(jī) 水電站作用水輪機(jī)在水電站中，上游水庫(kù)中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)，推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過(guò)尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。一、水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特性（一）水輪機(jī)結(jié)構(gòu)水輪機(jī)主要由轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、主軸密封、水導(dǎo)軸承、受油器等構(gòu)成。按能量方式轉(zhuǎn)換的不

2、同，它可分為反擊式、沖擊式兩類。反擊型利用水流的壓能和動(dòng)能，沖擊型利用水流動(dòng)能。反擊式又分為混流、軸流、斜流和貫流，沖擊式又分為水斗式、斜擊式和雙擊式。此外水輪機(jī)又有立式和臥式之分。(二) 水輪機(jī)的技術(shù)特性目前我國(guó)水電廠（站）以混流式水輪機(jī)應(yīng)用最多，軸流式水輪機(jī)次之。據(jù)文獻(xiàn)1統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)134座大中型水電站479臺(tái)水輪機(jī)，其中混流式92站318臺(tái)，軸流式35站129臺(tái)（內(nèi)含定槳式1站4臺(tái)），斜流式轉(zhuǎn)槳機(jī)僅3站6臺(tái)。混流式水輪機(jī)應(yīng)用水頭較高，但葉片固定，負(fù)荷變化較大時(shí)，效率顯著下降；而軸流式轉(zhuǎn)槳機(jī)盡管能適應(yīng)水頭與負(fù)荷變化，高效率區(qū)寬，但空蝕系數(shù)(動(dòng)力真空與水頭之比值)較大，且懸臂的槳葉強(qiáng)度有限，故應(yīng)

3、用水頭一般在60米以下。因此，研究一種既能應(yīng)用于較高水頭又能適應(yīng)負(fù)荷變化的新型水輪機(jī)，便是上個(gè)世紀(jì)下半葉世界各國(guó)一項(xiàng)重要任務(wù)。應(yīng)運(yùn)而生的是斜流式轉(zhuǎn)槳機(jī)，注意它不同于混流式過(guò)渡到軸流式的中間產(chǎn)物。前蘇聯(lián)捷雅水電站的斜流式轉(zhuǎn)槳機(jī)標(biāo)稱直徑6米，水頭變化范圍74.597.3米，單機(jī)功率達(dá)220MW，它的蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)仍屬于徑向式，水流流線從蝸殼經(jīng)座環(huán)、導(dǎo)水葉、漿葉到尾水管直錐段總轉(zhuǎn)角仍達(dá)90度，但不急轉(zhuǎn)，即過(guò)機(jī)水流流線轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)值（/ D1）增大，因而水力效率得到提高。而我國(guó)可以研發(fā)一種效率更高的斜流轉(zhuǎn)槳機(jī)，它的蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)輪全部制成斜向式，前三者也傾斜布置3，暫且稱此機(jī)型為四重斜

4、流式轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)，其自蝸殼經(jīng)座環(huán)、導(dǎo)水葉、槳葉至尾水管的過(guò)流通道更加平暢，即水流流線轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)值（/ D1）更為增大，可以肯定水輪機(jī)水力效率s更進(jìn)一步提高；另外此型機(jī)組的平面尺寸相對(duì)較?。▎卧髁縌D12H更大），它的空蝕系數(shù)(動(dòng)力真空與水頭之比值)也較軸流機(jī)小，它的水頭應(yīng)用范圍20200米，正適合我國(guó)可開(kāi)發(fā)水電電源點(diǎn)常見(jiàn)的水頭，在我國(guó)應(yīng)用有廣闊的前景。1970年我國(guó)哈爾濱電機(jī)廠為云南毛家村水電站生產(chǎn)了一臺(tái)8000kw的斜流式轉(zhuǎn)槳機(jī)，雖然采用徑向式蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，但仍不失一次有益嘗試，人們發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)了它的優(yōu)點(diǎn)，但由于斜流式轉(zhuǎn)輪槳葉及四重斜流式轉(zhuǎn)槳機(jī)之斜向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉的操動(dòng)是一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)

5、，而非一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)，被認(rèn)為"結(jié)構(gòu)復(fù)雜"，"制造工藝要求高"而沒(méi)有成系列地生產(chǎn)?，F(xiàn)在隨著技術(shù)進(jìn)步，我國(guó)水輪機(jī)制造、安裝水平都已今非昔比，四重斜流式轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)之斜向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)與斜流轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)輪的操動(dòng)用臺(tái)錐齒輪傳動(dòng)，咬合線鉛垂！使原結(jié)構(gòu)的操作控制策略由空間運(yùn)動(dòng)化為平面運(yùn)動(dòng)，相信這一水力機(jī)械問(wèn)題的突破對(duì)研發(fā)高效率的四重斜流式轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)攻克了一難點(diǎn)。二、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改型的必要性從我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，大批水電站存在的主要問(wèn)題及產(chǎn)生的嚴(yán)重后果主要是長(zhǎng)期以來(lái)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)制造與使用條件相脫節(jié)，主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：（一）水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪效率低。水輪機(jī)效率是水輪機(jī)性能的重

6、要指標(biāo)，據(jù)統(tǒng)計(jì)從50年代至今，水輪機(jī)效率每10年提高一個(gè)百分點(diǎn)，我國(guó)有一大批機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪系國(guó)內(nèi)50、60年代產(chǎn)品，與90年代國(guó)內(nèi)外先進(jìn)轉(zhuǎn)輪相比，差距很大，真機(jī)效率約低25以上。造成可利用能源的巨大浪費(fèi)。（二）水輪機(jī)與水輪發(fā)電機(jī)選型不合理?！傲濉币郧鞍惭b的水輪發(fā)電機(jī)組，由于設(shè)計(jì)條件限制，有些電站選擇水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)偏于保守，使水能不能充分利用，有些電站選擇水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)容量匹配不當(dāng)，從而大大限制了機(jī)組出力。（三）水輪機(jī)運(yùn)行可靠性差。水輪機(jī)受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、制造水平限制，水輪機(jī)抗空化、抗磨損、抗振動(dòng)性能差，經(jīng)幾十年運(yùn)行，一些機(jī)組空化、磨損、振動(dòng)嚴(yán)重，運(yùn)行條件惡劣、事故隱患不斷增加。嚴(yán)重影響水輪機(jī)的可靠

7、運(yùn)行。（四）自然條件的變化。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有些電站的上游大力發(fā)展耗水量較大的農(nóng)業(yè)企業(yè)，工農(nóng)業(yè)用水量突飛猛進(jìn)。另外，隨著人們生活質(zhì)量的提高，生活用水、環(huán)境用水、生態(tài)用水等過(guò)去設(shè)計(jì)電站時(shí)忽略的部分消耗也一天比一天增多。這樣部分水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)幾十年投運(yùn)，上、下游水位已發(fā)生較大變化，原有轉(zhuǎn)輪運(yùn)行已大大偏離設(shè)計(jì)工況，甚至無(wú)法正常運(yùn)行。水輪機(jī)是水電廠將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要設(shè)備，轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的核心部件，轉(zhuǎn)輪也直接決定水輪機(jī)的過(guò)流能力、水力效率，容積效率、空蝕性能及工況穩(wěn)定性等工作性能，因此轉(zhuǎn)輪過(guò)流部分既要滿足水力損失最小的斷面體型要求，又要有足夠的強(qiáng)度和剛度，制造的轉(zhuǎn)輪應(yīng)具備有抗

8、空蝕損壞，耐泥沙磨損的材料性能。水輪機(jī)的水力性能、振動(dòng)與空化主要取決于轉(zhuǎn)輪性能，轉(zhuǎn)輪性能的優(yōu)劣對(duì)合理開(kāi)發(fā)利用水能、保證電網(wǎng)可靠性方面有著巨大影響。因此，對(duì)老的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的更新改造勢(shì)在必行。通過(guò)對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的改型，可提高機(jī)組效率，增加水電站容量，改善機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。三、結(jié)論開(kāi)發(fā)新電站投資大、周期長(zhǎng)，而老電站增容更新改造由于不需要再建大壩等水工建筑物，故投資少、周期短、收益大?？梢?jiàn)，水電站更新改造已成為許多國(guó)家解決能源短缺的重要手段之一，而水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是水電站的主要設(shè)備之一，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪性能的優(yōu)劣對(duì)合理開(kāi)發(fā)利用水能、提高水電站運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性、保證電網(wǎng)可靠性方面有著巨大影響。所以，水電站水輪機(jī)

9、轉(zhuǎn)輪改型設(shè)計(jì)已成為水電站更新改造的主要任務(wù)與關(guān)鍵途徑之一。與此同時(shí)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)、模型測(cè)試技術(shù)、剛強(qiáng)度計(jì)算技術(shù)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，為水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的改型設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。因此，我們應(yīng)充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果，結(jié)合我國(guó)八十年代之前建造的中小型水電站的實(shí)際情況進(jìn)行機(jī)組特別是水輪機(jī)的技術(shù)改造。確保水輪機(jī)的高性能、高質(zhì)量和安全可靠運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：1國(guó)內(nèi)水電站主要數(shù)據(jù)匯編.1987年,南寧李吉川水輪發(fā)電機(jī)組的增容改造廣西電力技術(shù)，（）李成家，等安康電廠水輪發(fā)電機(jī)組增容改造分析西北電力技術(shù)，（）    你可能感興趣的畢業(yè)論文    · 中醫(yī)藥學(xué)名詞與中醫(yī)臨床診療術(shù)語(yǔ)詞目差異及選詞建議· 淺