研制四重斜流式转桨水轮机的必要性与可行性

更新时间:2017-02-24 11:00:51 来源: 作者: 浏览:285次 评论:0

导读:巴西曾以"水电立国"策略解决能源问题,美国国家水力发电协会今又指出:"解决美国对更清洁、更可靠能源需要的方案,不在于采用任何单一科技,而是在于制定一个权衡的能源计划,实现减少对国外能源依赖、增加供电可靠性、提供清洁大气、考虑环境保护等..

 巴西曾以"水电立国"策略解决能源问题,美国国家水力发电协会今又指出:"解决美国对更清洁、更可靠能源需要的方案,不在于采用任何单一科技,而是在于制定一个权衡的能源计划,实现减少对国外能源依赖、增加供电可靠性、提供清洁大气、考虑环境保护等多个目标。现在是实事求是地审视水电、支持有成本效益的水电开发,确保水电成为21世纪的一种能源构成的时候了。不重视开发水电这一国内的、可再生、清洁、可靠的能源,将是一种政策失误,美国子孙后代将因此而受到影响"。我国把"西电东送"列为21世纪四大工程之一,体现了党和政府能源政策的光辉,而西部水力发电是"西电东送"的唯一亚绿色低成本源泉与可持续不竭源泉;应指出"绿色风能"发电功率=1/2×Cp×ρk×Vw3×A,式中Cp 为功率系数,ρk为空气的密度(单位为kg/m3),Vw 为风速(单位是m/s),A 是转子扫过的区域面积(单位为m2),实用型风力涡轮发电机输出功率只有20 kW~30 kW,现在的最高水平仅4.5 MW。探讨水力发电的主要设备水轮机有十分重大意义。

  50多年来,我国水轮机从无到有、从小到大,凝聚着水轮机研制者的毕生心血。但有些已认识的问题,由于各种条件的限制,没有采取必要措施,现探讨如下:
 
  1、研制四重斜流式转桨水轮机
  目前我国水电厂(站)以混流式水轮机应用最多,轴流式水轮机次之。据文献[1]统计国内134座大中型水电站479台水轮机,其中混流式92站318台,轴流式35站129台(内含定桨式1站4台),斜流式转桨机仅3站6台;湖南省单机容量500kw以上的水电厂(站)有235站[2](4站设备不明),其中装置混流式水轮机有138站,装置轴流式水轮机有59站(小水电定浆机多),还有其它机型,无斜流式转桨机。
 
  众所周知,混流式水轮机应用水头较高,但叶片固定,负荷变化较大时,效率显著下降;而轴流式转桨机尽管能适应水头与负荷变化,高效率区宽,但空蚀系数(动力真空与水头之比值)较大,且悬臂的桨叶强度有限,故应用水头一般在60米以下。因此,研究一种既能应用于较高水头又能适应负荷变化的新型水轮机,便是上个世纪下半叶世界各国一项重要任务。应运而生的是斜流式转桨机,注意它不同于混流式过渡到轴流式的中间产物。前苏联捷雅水电站的斜流式转桨机标称直径6米,水头变化范围74.5~97.3米,单机功率达220MW,它的蜗壳、座环、导水机构仍属于径向式,水流流线从蜗壳经座环、导水叶、浆叶到尾水管直锥段总转角仍达90度,但不急转,即过机水流流线转弯半径相对值(ρ/ D1)增大,因而水力效率得到提高。而我国可以研发一种效率η更高的斜流转桨机,它的蜗壳、座环、导水机构及转轮全部制成斜向式,前三者也倾斜布置[3],暂且称此机型为四重斜流式转桨水轮机,其自蜗壳经座环、导水叶、桨叶至尾水管的过流通道更加平畅,即水流流线转弯半径相对值(ρ/ D1)更为增大,可以肯定水轮机水力效率ηs更进一步提高;另外此型机组的平面尺寸相对较小(单元流量Q/D12√H更大),它的空蚀系数(动力真空与水头之比值)也较轴流机小,它的水头应用范围20~200米,正适合我国可开发水电电源点常见的水头,在我国应用有广阔的前景。1970年我国哈尔滨电机厂为云南毛家村水电站生产了一台8000kw的斜流式转桨机,虽然采用径向式蜗壳、座环、导水机构,但仍不失一次有益尝试,人

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