水力發(fā)電原理與設(shè)備(編輯修改稿)
2025-05-26 13:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 與水斗式水輪機(jī)基本相同，只是射流方向有一個(gè)傾角，只用于小型機(jī)組。理論分析證明，當(dāng)水斗節(jié)圓處的圓周速度約為射流速度的一半時(shí)，效率最高。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)外形 水輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)造 Part 3 水輪機(jī) 20 Change life with heart ? 反擊式水輪機(jī) 可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。 ? 在混流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，軸向流出轉(zhuǎn)輪； ? 在軸流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉，軸向進(jìn)入和流出轉(zhuǎn)輪； ? 在斜流式水輪機(jī)中，水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進(jìn)轉(zhuǎn)輪，或以傾斜于主軸的方向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪； ? 在貫流式水輪機(jī)中，水流沿軸向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪。 ? 軸流式、貫流式和斜流式水輪機(jī)按其結(jié)構(gòu)還可分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的；轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運(yùn)行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。 典型混流式機(jī)組 幾種轉(zhuǎn)輪形式 Part 3 水輪機(jī) 21 Change life with heart ? 各種類型 的反擊式水輪機(jī)都設(shè)有進(jìn)水裝置，大、中型立軸反擊式水輪機(jī)的進(jìn)水裝置一般由蝸殼、固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在 40米以下時(shí)，水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場澆注而成；水頭高于 40米時(shí)，則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼 蝸殼外形 內(nèi)部形狀 安裝現(xiàn)場 Part 3 水輪機(jī) 22 Change life with heart ? 反擊式水輪機(jī)工作過程 在反擊式水輪機(jī)中，水流充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪流道，全部葉片同時(shí)受到水流的作用，所以在同樣的水頭下，轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。它們的最高效率也高于沖擊式水輪機(jī)，但當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，水輪機(jī)的效率受到不同程度的影響。 反擊式水輪機(jī)都設(shè)有尾水管，其作用是：回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動(dòng)能；把水流排向下游；當(dāng)轉(zhuǎn)輪的安裝位置高于下游水位時(shí)，將此位能轉(zhuǎn)化為壓力能予以回收。對于低水頭大流量的水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪的出口動(dòng)能相對較大，尾水管的回收性能對水輪機(jī)的效率有顯著影響 導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 過程示意圖 Part 3 水輪機(jī) 23 Change life with heart 引水機(jī)構(gòu) 水輪機(jī)蝸殼 整機(jī)示意圖 導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 水導(dǎo)葉 工作機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)輪 泄水機(jī)構(gòu) 尾水管 調(diào)速器 飛輪 發(fā)電 機(jī) Part 3 水輪機(jī) 24 Change life with heart 發(fā)電示意圖 Part 3 水輪機(jī) 25 Change life with heart ? 水輪機(jī)調(diào)速器系統(tǒng) 調(diào)速器 國民經(jīng)濟(jì)各部門對電能生產(chǎn)的要求：（ 1）供電可靠性；（ 2）保證電能質(zhì)量（電能質(zhì)量的指標(biāo)頻率和電壓）。 調(diào)速器的主要作用是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)頻率和有功負(fù)荷。 具體說，水輪機(jī)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，就是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷的變化，不斷地相應(yīng)調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組有功功率的輸出，以維持機(jī)組轉(zhuǎn)速或頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。 外形圖 1 外形圖 2 Part 3 水輪機(jī) 26 Change life with heart ? 水輪機(jī)調(diào)速器的類型 ： ? 根據(jù)水輪機(jī)類型的不同，有單調(diào)和雙調(diào)兩種。 ? （ 1）混流式、軸流定漿式、和貫流定漿式都是靠導(dǎo)水機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機(jī)的流量，為單調(diào)。 ? （ 2）轉(zhuǎn)漿式、斜流式機(jī)組，除有除有調(diào)節(jié)流量的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)外，還有按導(dǎo)葉開度和水頭變化而改變轉(zhuǎn)輪葉片轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可使水輪按最優(yōu)效率運(yùn)行。有兩套調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，為雙調(diào)。 調(diào)節(jié)對象為水導(dǎo)葉 調(diào)節(jié)對象 沖擊式機(jī)組的調(diào)節(jié)對象為 噴針開度 Part 3 水輪機(jī) 27 Change life with heart ? 沖擊式 的流量調(diào)節(jié)不是采用導(dǎo)葉式，而是利用噴嘴和噴針相對位置的改變，以調(diào)節(jié)沖向水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪射流的大小。 ? 為了防止高水頭、長管道在調(diào)節(jié)時(shí)引起的管道水錘，噴針的關(guān)閉速度不能太快，為此在噴嘴出口處裝有可改變射流方向的 折向器。 ? 當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)需甩掉部分和全部負(fù)荷而要快速調(diào)節(jié)流量時(shí)， 折向器 可快速改變射流方向，從而使沖射到輪上的射流減小，噴嘴內(nèi)的噴針便按規(guī)定的速度移到相應(yīng)的位置 . 工作示意圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu) Part 3 水輪機(jī) 28 Change life with heart ? 油、水、氣系統(tǒng) 油系統(tǒng) 油系統(tǒng)是水電站必不可少的輔助系統(tǒng)之一，它分為透平油和絕緣油。油系統(tǒng)的配置視水電站的規(guī)模而有不同，在一般的小型水電站中，它的作用是：絕緣、冷卻、潤滑，調(diào)速系統(tǒng)液壓操作及立式機(jī)組的電站中還有開機(jī)前頂轉(zhuǎn)子之用。 水系統(tǒng) 水系統(tǒng)主要作為水冷式發(fā)電機(jī)的冷卻循環(huán)用水，用冷水來帶走發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量，防止過熱和降低損耗。另外還包括消防用水和部分生活用水，一般在尾水取得。 氣系統(tǒng) A 用于開機(jī)之前頂起轉(zhuǎn)子 . B 用于機(jī)組檢修和清掃工作 . C 在調(diào)速器系統(tǒng)中創(chuàng)造適合的油氣比例，用于操作和自動(dòng)控制 . Part 3 水輪機(jī) 29 Change life with heart 發(fā)電機(jī) （作用） （構(gòu)成） 30 Change life with heart ? 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) —— 轉(zhuǎn)子中由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相對稱繞組 —— 定子三相繞組中產(chǎn)生三相正弦交變電動(dòng)勢 ——定子三相繞組與負(fù)載連通后，電路在電動(dòng)勢的作用下有電流通過 ——向負(fù)載輸出電能。 Part 4 發(fā)電機(jī) 水輪發(fā)電機(jī) 時(shí)指以水輪機(jī)為原動(dòng)
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