| 貫流式水輪機(jī) |
| Straight Flow Turbine |
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貫流式水輪機(jī)適用于1～25m的水頭。水流道呈直線狀，是一種臥軸水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪形狀與軸流式轉(zhuǎn)輪相似，類似于電風(fēng)扇葉片，貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪也有定槳和轉(zhuǎn)槳兩種，其工作原理這里不再介紹了。由于水流在流道內(nèi)基本上沿軸向運(yùn)動，不轉(zhuǎn)彎，因此機(jī)組的過水能力和水力效率能有所提高。貫流式水輪機(jī)作水輪機(jī)運(yùn)行與作水泵運(yùn)行均有較好的水力性能，特適用于潮汐電站，其雙向發(fā)電、雙向抽水和雙向泄水等功能很適合綜合利用低水頭水力資源。
貫流式水輪機(jī)的機(jī)組主要有軸伸貫流式、豎井貫流式、燈泡貫流式、全貫流式四種形式，由于全貫流式水輪機(jī)制造工藝要求很高目前應(yīng)用很少，下面介紹前三種形式。 |
| 軸伸貫流式水輪機(jī) |
| 軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組采用臥式布置，也有傾斜安裝的，其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)與工程投資少，但效率較低，在低水頭小水電站中應(yīng)用較廣，其中水平臥式用得最多。圖1是軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組示意圖。 |
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圖1 軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組 |
| 軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組水輪機(jī)部分主要有轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)葉與控制機(jī)構(gòu)、S形尾水管組成，轉(zhuǎn)輪主軸穿出尾水管連接到發(fā)電機(jī)。由于低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)體積龐大、價(jià)格貴，小型貫流式水輪發(fā)電機(jī)組多采用齒輪增速后帶動高速發(fā)電機(jī)的形式。圖中藍(lán)綠色箭頭線表示水流走向，水流沿軸向進(jìn)入，經(jīng)過導(dǎo)葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，推動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功，流經(jīng)轉(zhuǎn)輪葉片后，通過S形尾水管排出。 |
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豎井貫流式水輪機(jī) |
| 豎井貫流式水輪機(jī)是將發(fā)電機(jī)組安裝在水輪機(jī)上游側(cè)的一個(gè)混凝土豎井中，圖2是豎井貫流式水輪機(jī)組。 |
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圖2 豎井貫流式水輪機(jī)組 |
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水輪機(jī)部分主要由導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪、尾水管組成，轉(zhuǎn)輪主軸伸入混凝土豎井中，通過齒輪箱等增速裝置連接到發(fā)電機(jī)。也有把發(fā)電機(jī)布置在上面廠房，轉(zhuǎn)輪主軸通過扇齒輪或皮帶輪與發(fā)電機(jī)連接，使豎井尺寸更小一些。
圖中藍(lán)綠色箭頭線表示水流走向，水流進(jìn)入后從混凝土豎井兩旁通過再匯集到導(dǎo)葉進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，水流推動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功后從尾水管排出。為更清楚看清水流走向，在圖3中顯示剖去混凝土結(jié)構(gòu)上部分的機(jī)組圖，圖中藍(lán)綠色箭頭線表示水流走向。 |
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圖3 豎井貫流式水輪機(jī)組剖視圖 |
| 豎井貫流式水輪機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、運(yùn)行和維護(hù)方便，但效率較低，在低水頭小水電站中應(yīng)用較廣。 |
| 燈泡貫流式水輪機(jī) |
| 燈泡貫流式水輪機(jī)組的發(fā)電機(jī)密封安裝在水輪機(jī)上游側(cè)一個(gè)燈泡型的金屬殼體中，發(fā)電機(jī)水平方向安裝，發(fā)動機(jī)主軸直接連接水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。圖4是燈泡貫流式水輪機(jī)組示意圖。 |
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圖４ 燈泡貫流式水輪機(jī)組 |
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燈泡貫流式水輪機(jī)組的水輪機(jī)部分由轉(zhuǎn)輪室、導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、尾水管組成；發(fā)電機(jī)軸直接連接到轉(zhuǎn)輪，一同安裝在鋼制燈泡外殼上，發(fā)電機(jī)在燈泡殼內(nèi)，轉(zhuǎn)輪在燈泡尾端，發(fā)電機(jī)軸承通過軸承支持環(huán)固定在燈泡外殼上，轉(zhuǎn)輪端軸承固定在燈泡尾端外殼上，發(fā)電機(jī)軸前端連接到電機(jī)滑環(huán)與轉(zhuǎn)輪變槳控制的油路裝置。鋼制燈泡通過上支柱、下支柱固定在混凝土基礎(chǔ)中，上支柱也是人員出入燈泡的通道。
圖中藍(lán)色箭頭線表示水流走向，水流進(jìn)入后從燈泡周圍均勻通過到達(dá)轉(zhuǎn)輪，推動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功后由尾水管排出。通過導(dǎo)葉角度與轉(zhuǎn)輪葉片角度的調(diào)整配合可使水輪機(jī)運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。
燈泡貫流式水輪機(jī)組具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、效率較高，適用于低水頭大中型水電站。
下面是燈泡貫流式水輪機(jī)組旋轉(zhuǎn)動畫。 |
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燈泡貫流式水輪機(jī)組動畫 |
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| 由于目前中高水頭水電資源開發(fā)殆盡，可開發(fā)的水電資源多為低水頭，貫流式水輪機(jī)適合低水頭應(yīng)用，而且效率高投資低，近年來發(fā)展較快，而且功率也越來越大。目前我國最大的燈泡貫流式水輪機(jī)組是2009年投產(chǎn)的橋鞏水電站，單機(jī)容量達(dá)5.7萬KW；我國幫巴西制造的世界上最大的燈泡貫流式水輪機(jī)組達(dá)7.5萬KW；在國外世界上最大的豎井貫流式水輪機(jī)組單機(jī)容量已達(dá)2.5萬KW。 |
