水輪機轉(zhuǎn)輪改型在中小型水電站中的重要作用

1、水輪機轉(zhuǎn)輪改型在中小型水電站中的重要作用    摘要：水輪機是一種將水能轉(zhuǎn)換為機械能的動力機械。在大多數(shù)情況下，將這種機械能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能，因此水輪機是專門為水電站發(fā)電利用和服務(wù)的。本文著重闡述了水輪機轉(zhuǎn)輪改型在中小型水電站中的重要作用。關(guān)鍵詞：水輪機 水電站作用水輪機在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機，推動水輪機轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功率也就越大。一、水輪機的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特性（一）水輪機結(jié)構(gòu)水輪機主要由轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機構(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能，沖擊型利用水流動能。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。此外水輪機又有立式和臥式之分。(二) 水輪機的技術(shù)特性目前我國水電廠（站）以混流式水輪機應(yīng)用最多，軸流式水輪機次之。據(jù)文獻1統(tǒng)計國內(nèi)134座大中型水電站479臺水輪機，其中混流式92站318臺，軸流式35站129臺（內(nèi)含定槳式1站4臺），斜流式轉(zhuǎn)槳機僅3站6臺?；炝魇剿啓C應(yīng)用水頭較高，但葉片固定，負荷變化較大時，效率顯著下降；而軸流式轉(zhuǎn)槳機盡管能適應(yīng)水頭與負荷變化，高效率區(qū)寬，但空蝕系數(shù)(動力真空與水頭之比值)較大，且懸臂的槳葉強度有限，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)負荷變化的新型水輪機，便是上個世紀下半葉世界各國一項重要任務(wù)。應(yīng)運而生的是斜流式轉(zhuǎn)槳機，注意它不同于混流式過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)槳機標稱直徑6米，水頭變化范圍74.597.3米，單機功率達220MW，它的蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機構(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90度，但不急轉(zhuǎn)，即過機水流流線轉(zhuǎn)彎半徑相對值（/ D1）增大，因而水力效率得到提高。而我國可以研發(fā)一種效率更高的斜流轉(zhuǎn)槳機，它的蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機構(gòu)及轉(zhuǎn)輪全部制成斜向式，前三者也傾斜布置3，暫且稱此機型為四重斜

4、流式轉(zhuǎn)槳水輪機，其自蝸殼經(jīng)座環(huán)、導(dǎo)水葉、槳葉至尾水管的過流通道更加平暢，即水流流線轉(zhuǎn)彎半徑相對值（/ D1）更為增大，可以肯定水輪機水力效率s更進一步提高；另外此型機組的平面尺寸相對較小（單元流量QD12H更大），它的空蝕系數(shù)(動力真空與水頭之比值)也較軸流機小，它的水頭應(yīng)用范圍20200米，正適合我國可開發(fā)水電電源點常見的水頭，在我國應(yīng)用有廣闊的前景。1970年我國哈爾濱電機廠為云南毛家村水電站生產(chǎn)了一臺8000kw的斜流式轉(zhuǎn)槳機，雖然采用徑向式蝸殼、座環(huán)、導(dǎo)水機構(gòu)，但仍不失一次有益嘗試，人們發(fā)現(xiàn)、認識了它的優(yōu)點，但由于斜流式轉(zhuǎn)輪槳葉及四重斜流式轉(zhuǎn)槳機之斜向式導(dǎo)水機構(gòu)導(dǎo)葉的操動是一個空間運動

5、，而非一個平面運動，被認為"結(jié)構(gòu)復(fù)雜"，"制造工藝要求高"而沒有成系列地生產(chǎn)?，F(xiàn)在隨著技術(shù)進步，我國水輪機制造、安裝水平都已今非昔比，四重斜流式轉(zhuǎn)槳水輪機之斜向式導(dǎo)水機構(gòu)與斜流轉(zhuǎn)槳轉(zhuǎn)輪的操動用臺錐齒輪傳動，咬合線鉛垂！使原結(jié)構(gòu)的操作控制策略由空間運動化為平面運動，相信這一水力機械問題的突破對研發(fā)高效率的四重斜流式轉(zhuǎn)槳水輪機攻克了一難點。二、水輪機轉(zhuǎn)輪改型的必要性從我國水電事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，大批水電站存在的主要問題及產(chǎn)生的嚴重后果主要是長期以來水輪機轉(zhuǎn)輪的設(shè)計制造與使用條件相脫節(jié)，主要表現(xiàn)在下面幾個方面：（一）水輪機轉(zhuǎn)輪效率低。水輪機效率是水輪機性能的重

6、要指標，據(jù)統(tǒng)計從50年代至今，水輪機效率每10年提高一個百分點，我國有一大批機組水輪機轉(zhuǎn)輪系國內(nèi)50、60年代產(chǎn)品，與90年代國內(nèi)外先進轉(zhuǎn)輪相比，差距很大，真機效率約低25以上。造成可利用能源的巨大浪費。（二）水輪機與水輪發(fā)電機選型不合理。“六五”以前安裝的水輪發(fā)電機組，由于設(shè)計條件限制，有些電站選擇水輪機與發(fā)電機偏于保守，使水能不能充分利用，有些電站選擇水輪機與發(fā)電機容量匹配不當，從而大大限制了機組出力。（三）水輪機運行可靠性差。水輪機受當時設(shè)計、制造水平限制，水輪機抗空化、抗磨損、抗振動性能差，經(jīng)幾十年運行，一些機組空化、磨損、振動嚴重，運行條件惡劣、事故隱患不斷增加。嚴重影響水輪機的可靠

7、運行。（四）自然條件的變化。近年來隨著經(jīng)濟的發(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。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)用水等過去設(shè)計電站時忽略的部分消耗也一天比一天增多。這樣部分水輪發(fā)電機組經(jīng)幾十年投運，上、下游水位已發(fā)生較大變化，原有轉(zhuǎn)輪運行已大大偏離設(shè)計工況，甚至無法正常運行。水輪機是水電廠將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要設(shè)備，轉(zhuǎn)輪是水輪機將水能轉(zhuǎn)變成機械能的核心部件，轉(zhuǎn)輪也直接決定水輪機的過流能力、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。水輪機的水力性能、振動與空化主要取決于轉(zhuǎn)輪性能，轉(zhuǎn)輪性能的優(yōu)劣對合理開發(fā)利用水能、保證電網(wǎng)可靠性方面有著巨大影響。因此，對老的水輪機轉(zhuǎn)輪的更新改造勢在必行。通過對水輪機轉(zhuǎn)輪的改型，可提高機組效率，增加水電站容量，改善機組運行的安全穩(wěn)定性。三、結(jié)論開發(fā)新電站投資大、周期長，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。可見，水電站更新改造已成為許多國家解決能源短缺的重要手段之一，而水輪機轉(zhuǎn)輪是水電站的主要設(shè)備之一，水輪機轉(zhuǎn)輪性能的優(yōu)劣對合理開發(fā)利用水能、提高水電站運行可靠性和經(jīng)濟性、保證電網(wǎng)可靠性方面有著巨大影響。所以，水電站水輪機

9、轉(zhuǎn)輪改型設(shè)計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，現(xiàn)代計算機數(shù)值模擬技術(shù)、模型測試技術(shù)、剛強度計算技術(shù)和制造技術(shù)的不斷進步，為水輪機轉(zhuǎn)輪的改型設(shè)計創(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)合我國八十年代之前建造的中小型水電站的實際情況進行機組特別是水輪機的技術(shù)改造。確保水輪機的高性能、高質(zhì)量和安全可靠運行。參考文獻：1國內(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)語詞目差異及選詞建議· 淺