軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行研究與分析

摘 要 本文研究了軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)的性能特點，在進(jìn)行影響軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行的因素分析的基礎(chǔ)上，建議從優(yōu)化機(jī)組額定水頭的選擇、加大葉片扭角、改善葉片進(jìn)水邊遷移兩個維度來提高軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行效率。

關(guān)鍵詞 高職院校 財務(wù)管理 教學(xué)改革

中圖分類號：TV734.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1概述

我國地域廣闊、水利資源豐富，中小型水電站較多，軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用較為普遍。隨著節(jié)能減排呼聲的日益增高，如何改造和提高既有軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組的效率，不斷提高其經(jīng)濟(jì)性能成為我國水利發(fā)電工作者普遍關(guān)注的問題，簡潔實用的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計和改造方案具有更高的推廣價值。

2軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)

軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)由于其轉(zhuǎn)槳葉片角度可隨工況調(diào)整，具有廣闊的高效去和優(yōu)越的性能，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）比轉(zhuǎn)速高、過濾能力強(qiáng)，同樣條件下，出力大。

將軸流式水輪機(jī)與混流式水輪機(jī)相比較，當(dāng)它們使用水頭和出力相同時，在低水頭條件下，軸流式水輪機(jī)由于過流能力大，適合采用較小的轉(zhuǎn)輪直徑和較高的轉(zhuǎn)速，可以縮小機(jī)組尺寸、降低投資額度。

（2）可隨水頭與負(fù)荷的變化自動調(diào)整葉片角度，有寬廣的高效率區(qū)域。

軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)的槳葉和導(dǎo)葉可隨著工況的變化形成最優(yōu)的協(xié)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)具有相同的直徑并使用在同一水頭時，軸流式水輪機(jī)與混流式水輪機(jī)相比具有更高的平均效率和運行范圍，具有穩(wěn)定的運行特性。

（3）單位流量大、空化系數(shù)大，同樣工作條件下比混流式空化嚴(yán)重，水輪機(jī)安裝高程一般低于混流式。

軸流式水輪機(jī)因具有較大的過流能力，使得其單位流量和單位轉(zhuǎn)速都比較大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪中水流的相對流速比相同直徑的混流式轉(zhuǎn)輪中要高，因而軸流式水輪發(fā)電機(jī)比混流式轉(zhuǎn)輪發(fā)電機(jī)具有更大的空化系數(shù)。在同樣水頭下，軸流式水輪機(jī)比混流式水輪機(jī)具有更小的吸出高度和更深的開挖量。

3軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行研究與分析

3.1影響軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行的因素分析

軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)在水流由軸進(jìn)入可轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)輪后，沿其葉片自軸向流出，將水流能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。根據(jù)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)的工作原理，我們可分析出影響軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行的因素主要有以兩個方面：

3.1.1軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)槳葉與水頭的協(xié)聯(lián)

從下圖中，我們可以看出當(dāng)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)的水頭增大時，槳葉葉片會相應(yīng)增大。

3.1.2軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)槳葉與導(dǎo)葉的協(xié)聯(lián)

從下圖中，我們可以看出當(dāng)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)的導(dǎo)葉開度增大時，槳葉葉片角度會相應(yīng)增大。

3.2提高軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行的建議

根據(jù)影響軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行的因素，本研究建議從以下兩個方面來提高提高軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運行效率。

3.2.1優(yōu)化機(jī)組額定水頭的選擇

隨著我國人民生活水平的日漸提高，我國社會公眾對環(huán)境保護(hù)日益重視，水電能源因其清潔的突出優(yōu)點被國家不斷加大開發(fā)力度，許多中小水電站按原有供電負(fù)荷進(jìn)行的額定水頭選擇已無法滿足日益增加的用電需求，如國內(nèi)某十年前建設(shè)的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)按當(dāng)時的用電量選用的19.5米額定水頭，但在十年內(nèi)本地的經(jīng)濟(jì)得到可快速的發(fā)展、水電站提供的電能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，但受額定水頭的限制，無法提高本水電站的水電能源利用程度。因此，本研究建議我國新建或改造水電站在選定機(jī)組額定水頭時，在考慮當(dāng)前供電需求的同時，還需考慮本地水文條件的最大發(fā)電能力及未來潛在的用電需求來進(jìn)行水輪機(jī)額定水頭的選擇。

3.2.2加大葉片扭角、改善葉片進(jìn)水邊遷移

加大流量則會提高大流量的效率，葉片扭角加大后，對內(nèi)部的放角差別也比較大，這樣更適用于不同的來流角。

根據(jù)現(xiàn)代軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的最新設(shè)計觀念，葉片最大厚度則會向水邊推動，可以使水邊的形狀減小，水輪機(jī)內(nèi)部的流動出現(xiàn)收縮的情況，最大厚度向水邊移動，這樣可以降低翼型最大流速的數(shù)值，雖然這樣會導(dǎo)致頭部的速度有所增加，但可大大改善空化性能。

4結(jié)語

軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)因具有槳葉和導(dǎo)葉隨著工況的變化形成最優(yōu)的協(xié)聯(lián)關(guān)系的特點，可大大提高了水輪機(jī)的平均效率，擴(kuò)大軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)運行范圍，從而使其更容易獲得穩(wěn)定的運行特性，目前在我國是一種值得廣泛使用和值得推薦的優(yōu)良機(jī)型，研究適合老水電廠的技術(shù)改造應(yīng)用的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)具有較大的經(jīng)濟(jì)價值。

作者簡介：李鴻飛，男（1984.10-），湖北荊門人，畢業(yè)于三峽大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，助理工程師，從事水電廠發(fā)電運行工作。

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