贯流式水轮机与冲击式水轮机特点分析——评《水电站动力设备》

水利水电技术㊀第５０卷㊀２０１９年第１２期
贯流式水轮机与冲击式水轮机特点分析
评«水电站动力设备»
李爱民㊀
四川水利职业技术学院
随着社会的全面发展和现代化建设进程的加快ꎬ电力行业发展取得了显著的成效ꎬ其中水电是电力生产的重要组成ꎬ为电力资源贡献了不可忽视的作用ꎮ在当今社会发展下ꎬ低水头水电资源的开发ꎬ已成为一个新的投资热点ꎬ其开发地点通常位于平原和合谷地区ꎬ具有经济发达等特点ꎬ为了兼顾生态保护和减少交通设施的淹没ꎬ以径流式电站建设为主ꎬ但对水轮机的选择存在疑问ꎮ经研究发现ꎬ水电站想要维持正常运行ꎬ水轮机必不可少ꎬ是一种流体机械ꎬ能够将水能转化为机械功ꎬ依照其原理的不同可分为两种类型ꎬ其一为冲击式水轮机ꎬ包含水斗式㊁双击式㊁斜击式ꎬ主要是利用水流动能的水轮机ꎻ其二为反击式水轮机ꎬ包含贯流式㊁斜流式㊁混流式㊁轴流式ꎬ可在利用水流动能的同时ꎬ借助势能进行能量转换的一种水轮机ꎮ
为了帮助读者更好的认识水电站动力设备ꎬ作者从水轮机的概念开始讲述ꎬ系统地介绍了水轮机的工作参数㊁水轮机的主要类型㊁水轮机的型号㊁水轮机的结构㊁水轮机的原理㊁水轮机的特性与选择等知识ꎮ全书共由十章内容组成ꎬ其中第一章为绪论ꎬ主要介绍了水能的优越性㊁水电站的型式㊁水轮机的基本工作参数㊁水轮机的类型与特点等知识ꎻ第二章主要概述了水轮机的结构ꎬ包括混流式㊁轴流式㊁反击式等水轮机结构ꎻ第三章介绍了水轮机的工作原理ꎻ第四章介绍了水轮机的空化和空浊类型ꎻ第五章介绍了水轮机的特性与选择ꎻ第六章介绍了水轮机的振动㊁检修及故障处理方法等ꎻ第七章重点介绍了贯流式水轮机与冲击式水轮机的特点ꎻ第八章介绍了水轮机调速器工作原理㊁类型ꎻ第九章介绍了同步发电机的基本结构㊁工作原理等知识ꎻ第十章介绍了水轮机进水阀门的作用㊁类型等ꎮ整本书结构清晰ꎬ思路明确ꎬ可给读者带来一目了然的体验ꎮ«水电站动力设备»(中国水利水电出版社ꎬ２００３年版)一书由郑源㊁张强编著ꎬ
清楚地介绍了水轮机特点ꎬ尤其是贯流式水轮机与冲击式水轮机两种类型ꎬ概述如下:
一㊁贯流式水轮机的特点
贯流式水轮机适用于２５ｍ以下的水头ꎬ是一种低水头水力资源的新型机组ꎬ其流道呈直线状ꎬ即让水流在流道内沿着轴向运动ꎬ不会发生拐弯等现象ꎬ这样一来ꎬ能够大大地提高机组的过水能力和水力效率ꎻ虽然与轴流式水轮机较为相似ꎬ但可从定浆与转浆上区分两者的不同ꎮ此外ꎬ根据贯流式水轮机机组布置形式的不同可分为四种常见类型ꎻ第一种类型为轴伸贯流式ꎬ机组采用卧式布置ꎬ发电机为敞开型ꎬ土建工程小ꎬ没有蜗壳ꎬ具有易于检修㊁运行和维护等优势ꎬ但同样也存在缺点ꎬ即尾水能量回收效率低ꎬ因为机组是采
用直弯水管ꎮ第二种类型为竖井贯流式ꎬ其特点在于发动机的布置位置ꎬ与其他发动机安置位置不同ꎬ即布置在水轮机游侧的混凝土竖井中ꎬ并且发动机为敞开型ꎬ这样一来ꎬ有利于维护和运行ꎬ同时还具备防潮作用ꎻ当然ꎬ也存在缺点ꎬ即竖井的存在会将水流道分为两侧进入ꎬ继而在一定程度上增加引水流道的水力损失ꎬ同时水力效率也会得到相应的降低ꎻ第三种类型为灯泡贯流式ꎬ其特点在于发电机布置位置ꎬ即安装在水轮机游侧灯泡型金属壳中ꎬ这样的安装有利于减少土建工程量ꎬ但也会增加通风㊁密封㊁运行检修的困难性ꎮ第四种类型为全贯流式ꎬ机组的布置与第一种类型相同ꎬ采用了卧式布置ꎬ其特点在于发电机磁极位置ꎬ即安置在水轮机叶片边缘ꎬ可避免渗漏情况的发生ꎮ
二㊁冲击式水轮机特点
冲击式水轮机是一种水力原动机ꎬ主要是利用特殊的导水机构ꎬ例如喷管工具ꎬ以便引出具有动能的自由射流ꎬ冲向转轮水斗ꎬ使得转轮旋转做功ꎬ完成水能转换为机械能这一过程ꎻ经调查发现ꎬ冲击式水轮机适用于５００ｍ以上的水电站ꎬ因为在工作过程中ꎬ其水流的压力并不会发生变化ꎬ仅仅是速度发生了改变ꎬ由此说明冲击式水轮机与反击式水轮机在水能利用方式上有着明显不同ꎬ即冲击式水轮机主要是利用水流的动能ꎬ一旦动能减小ꎬ水流能量则会发生相应的改变ꎮ此外ꎬ冲击式水轮机还有以下不同特点:①喷管的存在极为重要ꎬ相当于反击式水轮机的导水机构ꎬ主要是用于引导水流㊁调节流量及将液体机械能转变为射流动能ꎻ②冲击式水轮机中无需设置密封流道ꎻ③冲击式水轮机无需尾水管ꎻ④冲击式水轮机的工作轮主要是暴露在大气中ꎬ与其他类型不同ꎬ例如反击式水轮机的工作轮需淹没在水中ꎮ以上内容可在一定程度上帮助从事人员选择合适的水轮机ꎮ
总而言之ꎬ该书可作为相关从事人员的参考书ꎬ具有知识全面ꎮ详细等特点ꎮ。