水力發(fā)電原理與設(shè)備(圖文)-全文預(yù)覽
【正文】 以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。這種水輪機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水速度方向不變，加之這類水輪機(jī)都用于高水頭電站，水頭變化相對較小，速度變化不大，因而效率受負(fù)荷變化的影響較小，效率曲線比較平緩，最高效率超過 91％。 沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換； 反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動(dòng)能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。在水電站中，上游水庫中的水經(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。 中國在巖溶地區(qū)成功地建成了高 165m的烏江渡拱形重力壩，灌漿帷幕深達(dá)260m。 在中國，從春秋時(shí)期開始，就在黃河下游沿岸修建堤防，經(jīng)歷代整修加固，形成長約 1500km的黃河大堤。 水工建筑物的構(gòu)成 有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴(yán)格區(qū)分其類型，如各種溢流壩，既是擋水建筑物，又是泄水建筑物； 閘門 既能擋水和泄水，又是水力發(fā)電、灌溉、供水和航運(yùn)等工程的重要組成部分。 ③ 施工難度大 ，在江河中興建水利工程，需要妥善解決 施工導(dǎo)流 、截流和施工期度汛，此外，復(fù)雜地基的處理以及地下工程 、 水下工程 等的 施工技術(shù)都較復(fù)雜。 ② 專門性水工建筑物 。 按使用期限 可分為 永久性 水工建筑物和 臨時(shí)性 水工建筑物，后者是指在施工期短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用的建筑物，如圍堰、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流明渠等。實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)水利工程目標(biāo)的重要組成部分。 Part 1 水力發(fā)電 8 Change life with heart ? 水力發(fā)電的歷史 1878年法國建成世界第一座水電站。 Part 1 水力發(fā)電 7 Change life with heart ? 水力發(fā)電的分類 按照水源的性質(zhì) ，可分為：常規(guī)水電站，即利用天然河流、湖泊等水源發(fā)電。水力發(fā)電往往是綜合利用水資源的一個(gè)重要組成部分，與航運(yùn)、養(yǎng)殖、灌溉、防洪和旅游組成水資源綜合利用體系。但為了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和調(diào)節(jié)流量的水工建筑物，如大壩、引水管涵等。 ? 水力發(fā)電設(shè)備 水力發(fā)電主要是通過水頭的沖力來帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，再將機(jī)械能變?yōu)殡娔?，因此水輪機(jī)是水力發(fā)電最重要的設(shè)備，在水工設(shè)計(jì)中占據(jù)很高的地位。興建水電站可利用這部分能量。 Part 1 水力發(fā)電 5 Change life with heart ? 水電常識(shí) 把天然水流蘊(yùn)藏的力學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電方式。 Part 1 水力發(fā)電 系統(tǒng)圖 4 Change life with heart 水力發(fā)電 是 利用河流、湖泊等位于高處具有位能的水流至低處，將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)之動(dòng)能，再以水輪機(jī)為原動(dòng)力，推動(dòng) 發(fā)電機(jī) 產(chǎn)生 電能 。其中，水電 11652萬千瓦，占 %。截止 2023年底，我國發(fā)電裝機(jī)達(dá)到 50841億千瓦。加快水電資源開發(fā)，是提高中國水能資源利用效率的迫切需要，水電開發(fā)的前景是極其廣闊的。因 水力發(fā)電廠 所發(fā)出的電力電壓較低，要輸送給距離較遠(yuǎn)的用戶，就必須將電壓經(jīng)過變壓器增高，再由空架輸電線路輸送到用戶集中區(qū)的變電所，最后降低為適合家庭用戶、工廠用電設(shè)備的電壓，并由配電線輸送到各個(gè)工廠及家庭。在自然狀態(tài)下，河川水流的這種潛在能量以克服摩擦、沖刷河床、挾帶泥沙等形式消耗掉。水庫的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。 Part 1 水力發(fā)電 6 Change life with heart ? 水力發(fā)電的特點(diǎn) 水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源。由于利用自然水流，受自然條件的影響較大。美國田納西河的綜合發(fā)展計(jì)劃，是首個(gè)大型的水利工程，帶動(dòng)整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。一般裝機(jī)容量 5 000kW以下的為小水電站， 5 000至 10萬 kW為中型水電站， 10萬kW或以上為大型水電站 ,或巨型水電站 。 Part 1 水力發(fā)電 9 Change life with heart 水工建筑物 10 Change life with heart ?水工建筑物的作用 1. 控制和調(diào)節(jié)水流，防治水害 . 2. 開發(fā)利用水資源的建筑物。 Part 2 水工建筑物 11 Change life with heart ? 水工建筑物的分類 水工建筑物可按使用期限和功能進(jìn)行分類。主要有擋水建筑物，如各種壩、堤和海塘；泄水建筑物，如各種溢流壩、溢洪道、泄水隧洞、分洪閘；進(jìn)水建筑物，也稱取水建筑物，如進(jìn)水閘、深式進(jìn)水口、水泵站；輸水建筑物，如引（供）水隧洞、渠道及輸水管道；河道整治建筑物，如 丁壩 、順壩、護(hù)岸、導(dǎo)流堤。 ② 工作條件復(fù)雜 ，如擋水建筑物要承受相當(dāng)大的水壓力，由滲流產(chǎn)生的滲透壓力對建筑物的強(qiáng)度和穩(wěn)定不利；泄水建筑物泄水時(shí)，對河床和岸坡具有強(qiáng)烈的沖刷作用等 。 Part 2 水工建筑物 14 Change life with heart 專門性水工建筑物 主要有： ① 水電站建筑物 ，如 前池 、調(diào)壓室 、壓力水管、水電站廠房； ② 渠系建筑物 ，如 節(jié)制閘 、分水閘、渡槽、 沉沙池 、 沖沙閘 ； ③ 港口水工建筑物，如 防波堤 、 碼頭 、船塢 、 船臺(tái) 和 滑道 ； ④ 過壩設(shè)施，如 船閘 、 升船機(jī) 、 放木道 、 筏道 及 魚道 等。早在公元前 2900年，埃及就在尼羅河上建造了一座高 15m、長 240m的擋水壩。最大壩高 272m，水庫總庫容 11億 m3，下游設(shè)有引水式電站，裝機(jī) 130萬 kW 蘇聯(lián)的羅貢壩，高達(dá) 335m，是 20世紀(jì) 80年代世界上最高的土石壩。 現(xiàn)代水輪機(jī)則大多數(shù)安裝在 水電站內(nèi)，用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 作用示意圖： 三峽水電站水輪機(jī)部件 18 Change life with heart ? 水輪機(jī)的分類 水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī) 兩大類。理論分析證明，當(dāng)水斗
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