轴流转桨式水轮发电机经济运行研究与分析

轴流转桨式水轮发电机经济运行研究与分析作者：李鸿飞

来源：《科教导刊·电子版》2017年第33期

摘要本文研究了轴流转桨式水轮发电机的性能特点，在进行影响轴流转桨式水轮发电机经济运行的因素分析的基础上，建议从优化机组额定水头的选择、加大叶片扭角、改善叶片进水边迁移两个维度来提高轴流转桨式水轮发电机经济运行效率。

关键词高职院校财务管理教学改革

中图分类号：TV734.1 文献标识码：A

1概述

我国地域广阔、水利资源丰富，中小型水电站较多，轴流转桨式水轮发电机组的应用较为普遍。随着节能减排呼声的日益增高，如何改造和提高既有轴流转桨式水轮发电机组的效率，不断提高其经济性能成为我国水利发电工作者普遍关注的问题，简洁实用的轴流转桨式水轮发电机的设计和改造方案具有更高的推广价值。

2轴流转桨式水轮发电机

轴流转桨式水轮发电机由于其转桨叶片角度可随工况调整，具有广阔的高效去和优越的性能，具体体现在以下几个方面：

（1）比转速高、过滤能力强，同样条件下，出力大。

将轴流式水轮机与混流式水轮机相比较，当它们使用水头和出力相同时，在低水头条件下，轴流式水轮机由于过流能力大，适合采用较小的转轮直径和较高的转速，可以缩小机组尺寸、降低投资额度。

（2）可随水头与负荷的变化自动调整叶片角度，有宽广的高效率区域。

轴流转桨式水轮发电机的桨叶和导叶可随着工况的变化形成最优的协联关系，当具有相同的直径并使用在同一水头时，轴流式水轮机与混流式水轮机相比具有更高的平均效率和运行范围，具有稳定的运行特性。

（3）单位流量大、空化系数大，同样工作条件下比混流式空化严重，水轮机安装高程一般低于混流式。

轴流式水轮机因具有较大的过流能力，使得其单位流量和单位转速都比较大，导致转轮中水流的相对流速比相同直径的混流式转轮中要高，因而轴流式水轮发电机比混流式转轮发电机具有更大的空化系数。在同样水头下，轴流式水轮机比混流式水轮机具有更小的吸出高度和更深的开挖量。

3轴流转桨式水轮发电机经济运行研究与分析

3.1影响轴流转桨式水轮发电机经济运行的因素分析

轴流转桨式水轮发电机在水流由轴进入可转向转轮后，沿其叶片自轴向流出，将水流能量转换为机械能。根据轴流转桨式水轮发电机的工作原理，我们可分析出影响轴流转桨式水轮发电机经济运行的因素主要有以两个方面：

3.1.1轴流转桨式水轮发电机桨叶与水头的协联

从下图中，我们可以看出当轴流转桨式水轮发电机的水头增大时，桨叶叶片会相应增大。

3.1.2轴流转桨式水轮发电机桨叶与导叶的协联

从下图中，我们可以看出当轴流转桨式水轮发电机的导叶开度增大时，桨叶叶片角度会相应增大。

3.2提高轴流转桨式水轮发电机经济运行的建议

根据影响轴流转桨式水轮发电机经济运行的因素，本研究建议从以下两个方面来提高提高轴流转桨式水轮发电机经济运行效率。

3.2.1优化机组额定水头的选择

随着我国人民生活水平的日渐提高，我国社会公众对环境保护日益重视，水电能源因其清洁的突出优点被国家不断加大开发力度，许多中小水电站按原有供电负荷进行的额定水头选择已无法满足日益增加的用电需求，如国内某十年前建设的轴流转桨式水轮发电机按当时的用电量选用的19.5米额定水头，但在十年内本地的经济得到可快速的发展、水电站提供的电能已远远无法满足本地经济发展的需求，但受额定水头的限制，无法提高本水电站的水电能源利用程度。因此，本研究建议我国新建或改造水电站在选定机组额定水头时，在考虑当前供电需求的同时，还需考虑本地水文条件的最大发电能力及未来潜在的用电需求来进行水轮机额定水头的选择。

3.2.2加大叶片扭角、改善叶片进水边迁移

加大流量则会提高大流量的效率，叶片扭角加大后，对内部的放角差别也比较大，这样更适用于不同的来流角。

根据现代轴流式水轮机转轮叶片的最新设计观念，叶片最大厚度则会向水边推动，可以使水边的形状减小，水轮机内部的流动出现收缩的情况，最大厚度向水边移动，这样可以降低翼型最大流速的数值，虽然这样会导致头部的速度有所增加，但可大大改善空化性能。

4结语

轴流转桨式水轮机因具有桨叶和导叶随着工况的变化形成最优的协联关系的特点，可大大提高了水轮机的平均效率，扩大轴流转桨式水轮机运行范围，从而使其更容易获得稳定的运行特性，目前在我国是一种值得广泛使用和值得推荐的优良机型，研究适合老水电厂的技术改造应用的轴流转桨式水轮机具有较大的经济价值。

作者简介：李鸿飞，男（1984.10-），湖北荆门人，毕业于三峡大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，从事水电厂发电运行工作。

参考文献

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[3] 王辉斌.协联优化对轴流转浆式水轮发电机组运行稳定性的影响[J].水力发电，2011（10）.