水轮机发展现状..docVIP

水轮机技术发展现状与应用热点 罗光钊 （学号：1404440226 学院：能动学院） 指导老师：李琪飞 我国可供开发的水利资源达3.78×10的5次方MW，年发电量居世界首位。到1990年底，全国水电总装机容量为36045.5MW，作为一种获取廉价电力的能源，水力发电的优缺点如下表所示。 优点 缺点 它是一种不断更新的能源，取之不尽，用之不竭； 没有空气污染，对水没有热污染； 水能资源的开发，一般都能满足防洪，发电，灌溉，渔业，工业供水等综合利用要求； 如采用适当的装置，限制水压上升，启动和带负荷的时间很短，灵活可靠，具有担负尖峰负荷的能力； 设备比较简单，发热只限于轴承和电机，便于技术改造； 技术成熟，效率高； 可以采用水泵，水轮机蓄能。 受限于自然条件，地处偏远，分布不均； 远离消费中心，输电距离较长； 和火电相比，初期投资较高，施工期较长； 有淹没土地，城镇，道路的问题，要迁移人口赔偿费高； 有的电站建成后，会使盐碱地增加，可耕地减少，或使上游沉积，下游侵蚀；有的会干扰水生物的生活习性和食物链结构； 长距离输电，会增加事故机率； 有气蚀，水锤等特定问题； 高水头电站可能导致土地塌方或地震。 在引进技术，采用国际标准，扩大外贸，提高产品质量的方面，取得了显著的成绩。目前，国内生产厂已经有能力按现代标准书设计各种水头和直径的混流式和轴流式水轮机。 水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。 水轮机的历史发展 人类利用自然力量的初步偿试是家畜, 尔后是 水力机械。远在几千年前, 人们就注意到利用高山 瀑布、河川、湖泊水流中蕴藏的能量来代替人力作 功。追溯到公元前几世纪, 在中国、印度、埃及等地 的人们已经利用水车灌溉, 带动水磨、水碾、水碓进 行粮食加工[ 4~ 5] 。继之公元二世纪在欧洲罗马运 河上大量使用。物原上记载: 后稷作水碓, 利于踏 碓百倍。晋杜预作连机之碓, 驱水转之。 15 世纪中叶到 18 世纪末 , 水力学理论开始 有了发展, 又随着工业的进步, 对 水力原动机 提出 了功率更大、转速更快、效率更高的改造要求。 1745 年英国学者巴克斯, 1750 年匈亚利的辛格 聂尔分别提出了一种依靠水流反作用力工作的 水 动压能机 其效率只有 50% 左右。见图 2。 1751 ~ 1755 年间俄国彼德堡院士欧拉( Eu-Ler) , 分析了水动压能机的工作过程, 建立了力矩, 转速和水流作用力等参数之间的方程式( 水轮机基 本方程式) , 并依此所制造出的另一种原动机后被称 为反击式的水轮机, 其效率仍然不高。见图 3。 1824 年法国学者勃尔金在上述基础上作了弯 板叶道转轮的水轮机改进, 但效率仍低于 65% 。 1827~ 1834 年由其学生富聂隆和俄国人萨富 可夫分别提出导叶不动的离心式水轮机, 效率可达70% 。 1837 年德国的韩施里, 1841 年法国的荣华里提 出了圆柱形的吸水管( 尾水管) 轴向式水轮机, 可使 水轮安装在下游水位以上, 但最大的缺憾是不能利 用出口动能。 1847~ 1849 年美国的法兰西斯又在上述的基 础上不断研究改良, 提出了向心式水轮机, 转轮置于 导水机构之内, 吸水管成为圆锥形。 1917 年的匈牙利的斑克、1921 年英国的仇戈先后分 别提出了双曲面水斗的冲击式水轮机; 转轮带有外 轮环、叶片固定的螺浆式水轮机; 双击式水轮机和斜 击式水轮机。 从 1750 年~ 1880 年的一百多年中, 水轮机从 低级的结构很不完善的水轮机械发展成比较完善的 近代水轮机, 这是社会生产发展和人类共同努力的 结果。在这个时期主要解决的是如何加大水轮机过 流量和提高水轮机效率两方面的问题。其实 水轮 机 这一术语( 相当于俄文中的迥转器或漩涡发生 器) 是法国人比尤尔登约在 1826 年首先荐用的。 随着世界矿物能开发的枯竭人们将眼光投向了 水能的开发, 与此同时带动了水轮机械的发展更趋 向于提高单机容量、比转速和应用水头, 从而使水轮 机进入了一个多品种、大容量的时代。 ( 1) 水轮机应用水头向着较宽的范围发展, 以 适应不同形式存在的水能开发。从水头2 m 到水头 1 000~ 2 000 m, 都有相应的品种。繁多品种的水 轮机大体可归纳为冲击式和反击式两大类。在反击 式水轮机中根据水流