【科普周专栏】决胜全面小康 践行科技为民
发布时间： 点击量：1813
决胜全面小康，践行科技为民
编者按：根据杭汽科字[2020]第008号《关于开展2020年全国科普日暨杭州市第34届科普宣传周活动的通知》精神，为进一步提高员工科学素质、传播新时代新发展理念、弘扬科学思想和科学精神以及普及科技助力美好生活的愿景。公司科协积极倡议各学组，以科普周为契机，结合公司实际，积极开展科普活动。公司科协分会以公司网站为载体，精选优秀科普论文，结合企业实际和产品特点，进行科普宣传。
贯流式水轮机
贯流式水轮机是开发低水头水力资源的一种新型机组，适用于25m以下的水头。这种机型流道呈直线状，是一种卧轴水轮机，转轮形状与轴流式相似，也有定桨和转桨之分，由于水流在流道内基本上沿轴向运动不拐弯，因此较大的提高了机组的过水能力和水力效率。
贯流式水轮机，是一种卧轴式水轮机，即水流在流道内基本上沿着水平轴向运动。它主要适用于1～25m的水头，是低水头、大流量水电站的一种专用机型。由于其水流在流道内基本上沿轴向运动，不转弯，因此机组的过水能力和水力效率能有所提高。特适用于潮汐电站，其双向发电、双向抽水和双向泄水等功能很适合综合利用低水头水力资源。
贯流式水轮机适合低水头应用，而且效率高投资低，发展较快，而且功率也越来越大。
（1）从进水到出水方向轴向贯通形状简单，过流通道的水力损失减小，施工方便，另外它效率较高，其尾水管恢复功能可占总水头的40%以上。
（2）贯流式机组有较高的过滤能力和比转速，所以在水头与功率相同的条件下，贯流式的要比转桨式的直径小10%左右。
（3）贯流式水轮机适合作了逆式水泵水轮机运行，由于进出水流道没有急转弯，使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电，双向抽水和双向泄水等六种功能，很适合综合开发利用低水头水力资源，另外在一般平原地区的排灌站上可作为可逆式水泵水轮机运行，应用范围比较广泛。
（4）贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少，电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建电站的积极性。
贯流式水轮机，根据其结构特点和布置型式，可分为全贯流式、半贯流式(又分为竖井式、轴伸式和灯泡式)两种，其适用范围各不相同 。
全贯流式机组则把发电机转子装在旋转的水轮机转轮轮缘上，发电机定子固定在流道外面周围的支承上。全贯流式机组转动惯量大，能保证机组的稳定运行，避免频率波动，对水头变化较为频繁的潮汐电站更为有利。同时其流道和机组布置形式适合于可逆式机组，还可用于抽水蓄能，将径流式梯级电站的上下游水库作为抽水蓄能电站的上下库，利用原有水工建筑和机电设备就可将普通电站建成既能抽水蓄能又能发电的混合式水电站，提高径流电站在电力系统中的补偿作用；也可将贯流式机组用于排灌站，收到排水发电的双重效益。
轴伸贯流式水轮发电机组采用卧式布置，也有倾斜安装的，水轮机部分主要有转轮室、转轮、导叶与控制机构、S形尾水管组成，转轮主轴穿出尾水管连接到发电机。由于低转速发电机体积庞大、价格贵，小型贯流式水轮发电机组多采用齿轮增速后带动高速发电机的形式 。
轴伸贯流式水轮发电机组的特点是，它具有一个水平或略微倾斜的轴和一个位于S形通道之外的发电机，小灯泡体内只需容纳轴承，增速器布置在水轮机和发电机的中间，尾水管流道有两个弯呈S形。因此，其效率没有竖井式和灯泡式的高。
图中蓝绿色箭头线表示水流走向，水流沿轴向进入，经过导叶进入转轮室，推动转轮旋转做功，流经转轮叶片后，通过S形尾水管排出。该水轮发电机造价与工程投资少，但效率较低，在低水头小水电站中应用较广，其中水平卧式用得最多。
竖井贯流式水轮机是将发电机组安装在水轮机上游侧的一个混凝土竖井中，水轮机部分主要由导叶机构、转轮室、转轮、尾水管组成，转轮主轴伸入混凝土竖井中，通过齿轮箱等增速装置连接到发电机。也有把发电机布置在上面厂房，转轮主轴通过扇齿轮或皮带轮与发电机连接，使竖井尺寸更小一些。
中蓝绿色箭头线表示水流走向，水流进入后从混凝土竖井两旁通过再汇集到导叶进入转轮室，水流推动转轮旋转做功后从尾水管排出。为更清楚看清水流走向，在图中显示剖去混凝土结构上部分的机组图，图中蓝绿色箭头线表示水流走向。竖井贯流式水轮机组结构简单、造价低廉、运行和维护方便，但效率较低，在低水头小水电站中应用较广。
2.4 灯泡贯流式水轮机
灯泡贯流式水轮机组的发电机密封安装在水轮机上游侧一个灯泡型的金属壳体中，发电机水平方向安装，发动机主轴直接连接水轮机转轮。
灯泡贯流式水轮机组的水轮机部分由转轮室、导叶机构、转轮、尾水管组成；发电机轴直接连接到转轮，一同安装在钢制灯泡外壳上，发电机在灯泡壳内，转轮在灯泡尾端，发电机轴承通过轴承支持环固定在灯泡外壳上，转轮端轴承固定在灯泡尾端外壳上，发电机轴前端连接到电机滑环与转轮变桨控制的油路装置。钢制灯泡通过上支柱、下支柱固定在混凝土基础中，上支柱也是人员出入灯泡的通道。
图中蓝色箭头线表示水流走向，水流进入后从灯泡周围均匀通过到达转轮，推动转轮旋转做功后由尾水管排出。通过导叶角度与转轮叶片角度的调整配合可使水轮机运行在最优状态。灯泡贯流式水轮机组具有结构紧凑、稳定性好、效率较高，适用于低水头大中型水电站。
灯泡贯流式机组是当前广泛应用于大、中型机组的一种机型，其过水流道是轴向的或略微倾斜的。灯泡体位于水轮机转轮上游，导水机构是锥形。发电机转子直接耦合在水轮机轴上，水轮机轴由两个导轴承支持。灯泡贯流式机组以较低的转速运行，大型机组的转速大约是70～125r/min。灯泡贯流式机组唯一的限制是部件制造和运输条件的限制。
