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水轮机的概述

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水轮机的概述

发布日期:2018-07-26 作者:浙江临海华临机械有限公司 点击:

       在“水电站栏目”的“水力发电原理”一节中曾介绍中国传统应用的水轮机——水车,在本栏目介绍目前真正用于发电的水轮机的原理与结构。水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械,是利用水流做功的水力机械,根据转换水流能量方式的不同,水轮机分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。 把受水流作用而旋转的部件称为转轮。冲击式水轮机的转轮受到喷射水流的冲击而旋转,工作过程中水流的压力不变,主要是动能的转换,在同一时刻内,水流只冲击着转轮的一部分,而不是全部。冲击式水轮机水流向冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)、斜击式、双击式三类,在后面章节会介绍常用的切击式与斜击式水轮机。反击式水轮机与冲击式水轮机不同,反击式水轮机同时利用了水流的势能与动能,水流充满整个转轮的空间,在转轮叶片约束下改变流速与方向,从而对转轮叶片产生反作用力,驱动转轮旋转。通过水轮机水流的大部分动能与势能都转换成转轮旋转的机械能。反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。轴流式水轮机的转轮如同风扇叶片,工作原理与常见的风力机相似。水流从水轮机四周水平方向向中心流入(径向进入),然后转为向下方向推动转轮叶片做功,由于推动转轮叶片的水流方向与转轮轴方向平行,故称为轴流式水轮机。混流式水轮机的转轮看起来较复杂,水流从水轮机四周水平方向向中心流入转轮(径向进入),然后转为向下方向出口,水流进入转轮内在向轴芯方向通过叶片时推动转轮,同时在向下通过叶片时也推动转轮。也就是说水流在径向与轴向通过叶片时都做功。故称为混流式水轮机,也称为幅向轴流式水轮机。斜流式水轮机转轮有点像轴流式水轮机转轮,只不过通过叶片的水流是倾斜于轴向,是轴流式水轮机的变种,通过调节叶片角度可适应较大的水头范围。斜流式水轮机由于制造工艺复杂、造价高,目前使用还较少。

        贯流式水轮机转轮与轴流式水轮机转轮基本相同,但转轴是水平方向或略有倾斜,水流是沿水轮机轴线方向进入,沿水轮机轴线方向流出。可逆式水轮机也叫水泵水轮机,是一种既可以作水轮机使用又可以作水泵使用的水力机械。理论是讲,混流式水轮机、轴流式水轮机、斜流式水轮机都可以实现可逆运转,实际上要经过专门设计才能在两种运行状态下高效运行。 水轮机的主要类型与适用水头下面有一个表格列出了水轮机的主要类型与适用水头范围。当水轮机转轮高速旋转时,高速流动的水会使局部压力降低,甚至水会脱离叶片表面,这就使水汽化,产生汽泡,汽泡会扩大,破灭,造成水流对转轮叶片的冲击、震荡,这就是水轮机的空化现象。空化对流过的表面产生各种物理与化学作用,对水轮机造成破坏,也就是空蚀;同时空化会使水轮机的效率降低。解决空化的主要方法就是把水轮机安装在出水口的水位以下,越低越好,让水轮机工作在较大的水压下,就不易发生空化现象。把水轮机低于下游水面的垂直高度称为吸出高度(也称为淹没深度),有关空化、空蚀、吸出高度的详细介绍请找有关水轮机的书籍或资料。

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