水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動力機(jī)械,它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。
水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn),工作過程中水流的壓力不變,主要是動能的轉(zhuǎn)換;反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn),工作過程中水流的壓力能和動能均有改變,但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。
沖擊式水輪機(jī)按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類。斜擊式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與水斗式水輪機(jī)基本相同,只是射流方向有一個(gè)傾角,只用于小型機(jī)組。
早期的沖擊式水輪機(jī)的水流在沖擊葉片時(shí),動能損失很大,效率不高。1889年,美國工程師佩爾頓發(fā)明了水斗式水輪機(jī),它有流線型的收縮噴嘴,能把水流能量高效率地轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚偕淞鞯膭幽堋?/p>
理論分析證明,當(dāng)水斗節(jié)圓處的圓周速度約為射流速度的一半時(shí),效率最高。這種水輪機(jī)在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),轉(zhuǎn)輪的進(jìn)水速度方向不變,加之這類水輪機(jī)都用于高水頭電站,水頭變化相對較小,速度變化不大,因而效率受負(fù)荷變化的影響較小,效率曲線比較平緩,最高效率超過91%。
20世紀(jì)80年代初,世界上單機(jī)功率最大的水斗式水輪機(jī)裝于挪威的悉·西馬電站,其單機(jī)容量為315兆瓦,水頭885米,轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分,于1980年投入運(yùn)行。水頭最高的水斗式水輪機(jī)裝于奧地利的賴瑟克山電站,其單機(jī)功率為22.8兆瓦,轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分,水頭達(dá)1763.5米,1959年投入運(yùn)行。
反擊式水輪機(jī)可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。在混流式水輪機(jī)中,水流徑向進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu),軸向流出轉(zhuǎn)輪;在軸流式水輪機(jī)中,水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉,軸向進(jìn)入和流出轉(zhuǎn)輪;在斜流式水輪機(jī)中,水流徑向進(jìn)入導(dǎo)葉而以傾斜于主軸某一角度的方向流進(jìn)轉(zhuǎn)輪,或以傾斜于主軸的方向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪;在貫流式水輪機(jī)中,水流沿軸向流進(jìn)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪。
軸流式、貫流式和斜流式水輪機(jī)按其結(jié)構(gòu)還可分為定槳式和轉(zhuǎn)槳式。定槳式的轉(zhuǎn)輪葉片是固定的;轉(zhuǎn)槳式的轉(zhuǎn)輪葉片可以在運(yùn)行中繞葉片軸轉(zhuǎn)動,以適應(yīng)水頭和負(fù)荷的變化。
各種類型的反擊式水輪機(jī)都設(shè)有進(jìn)水裝置,大、中型立軸反擊式水輪機(jī)的進(jìn)水裝置一般由蝸殼、固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉組成。蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。
當(dāng)水頭在40米以下時(shí),水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場澆注而成;水頭高于40米時(shí),則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼。 在反擊式水輪機(jī)中,水流充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪流道,全部葉片同時(shí)受到水流的作用,所以在同樣的水頭下,轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。
它們的最高效率也高于沖擊式水輪機(jī),但當(dāng)負(fù)荷變化時(shí),水輪機(jī)的效率受到不同程度的影響。 反擊式水輪機(jī)都設(shè)有尾水管,其作用是:回收轉(zhuǎn)輪出口處水流的動能;把水流排向下游;當(dāng)轉(zhuǎn)輪的安裝位置高于下游水位時(shí),將此位能轉(zhuǎn)化為壓力能予以回收。
對于低水頭大流量的水輪機(jī),轉(zhuǎn)輪的出口動能相對較大,尾水管的回收性能對水輪機(jī)的效率有顯著影響。 軸流式水輪機(jī)適用于較低水頭的電站。
在相同水頭下,其比轉(zhuǎn)數(shù)較混流式水輪機(jī)為高。軸流定槳式水輪機(jī)的葉片固定在轉(zhuǎn)輪體上,葉片安放角不能在運(yùn)行中改變,效率曲線較陡,適用于負(fù)荷變化小或可以用調(diào)整機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)來適應(yīng)負(fù)荷變化的電站。
軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)是奧地利工程師卡普蘭在1920年發(fā)明的,故又稱卡普蘭水輪機(jī)。其轉(zhuǎn)輪葉片一般由裝在轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的油壓接力器操作,可按水頭和負(fù)荷變化作相應(yīng)轉(zhuǎn)動,以保持活動導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角和葉片轉(zhuǎn)角間的最優(yōu)配合,從而提高平均效率,這類水輪機(jī)的最高效率有的已超過94%。
80年代,世界上尺寸最大的轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)是中國東方電機(jī)廠制造的,裝在中國長江中游的葛洲壩電站,其單機(jī)功率為170兆瓦,水頭為18.6米,轉(zhuǎn)速為54.6轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)輪直徑為11.3米,于1981年投入運(yùn)行。世界上水頭最高的轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)裝在意大利的那姆比亞電站,其水頭為88.4米,單機(jī)功率為13.5兆瓦,轉(zhuǎn)速為375轉(zhuǎn)/分,于1959年投入運(yùn)行。
貫流式水輪機(jī)的導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪間的水流基本上無變向流動,加上采用直錐形尾水管,排流不必在尾水管中轉(zhuǎn)彎,所以效率高,過流能力大,比轉(zhuǎn)數(shù)高,特別適用于水頭為3~20米的低水頭電站。這種水輪機(jī)裝在潮汐電站內(nèi)還可以實(shí)現(xiàn)雙向發(fā)電。
這種水輪機(jī)有多種結(jié)構(gòu),使用最多的是燈泡式水輪機(jī)。 燈泡式機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝在水密的燈泡體內(nèi)。
其轉(zhuǎn)輪既可以設(shè)計(jì)成定槳式,也可以設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)槳式。世界上最大的燈泡式水輪機(jī)(轉(zhuǎn)槳式)裝在美國的羅克島第二電站,水頭12.1米,轉(zhuǎn)速為85.7轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)輪直徑為7.4米,單機(jī)功率為54兆瓦,于1978年投入運(yùn)行。
混流式水輪機(jī)是世界上使用最廣泛的一種水輪機(jī),由美國工程師弗朗西斯于1849年發(fā)明,故又稱弗朗西斯水輪機(jī)。與軸流轉(zhuǎn)槳式相比,其結(jié)構(gòu)較簡單,最高效率也比軸流式的高,但在水頭和負(fù)荷變化大時(shí),平均效率比軸流轉(zhuǎn)槳式的低,這類水輪機(jī)的最高效率有的已超過95%。
混流式水輪機(jī)適用的水頭范圍很寬,為5~700米,但采用最多的是40~300米。 混流式的轉(zhuǎn)輪一般用低碳鋼或低合金鋼鑄件,或者采用鑄焊結(jié)構(gòu)。
為提高抗汽蝕和抗泥沙磨損性能,可在易氣蝕部位堆焊不銹鋼,或采。
軸流式水輪機(jī)
適用于較低水頭的電站。在相同水頭下,其比轉(zhuǎn)數(shù)較混流式水輪機(jī)為高。軸流定槳式水輪機(jī)的葉片固定在轉(zhuǎn)輪體上,葉片安放角不能在運(yùn)行中改變,效率曲線較陡,適用于負(fù)荷變化小或可以用調(diào)整機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)來適應(yīng)負(fù)荷變化的電站。
混流式水輪機(jī)
是世界上使用最廣泛的一種水輪機(jī),由美國工程師弗朗西斯于1849年發(fā)明,故又稱弗朗西斯水輪機(jī)。與軸流轉(zhuǎn)槳式相比,其結(jié)構(gòu)較簡單,最高效率也比軸流式的高,但在水頭和負(fù)荷變化大時(shí),平均效率比軸流轉(zhuǎn)槳式的低,這類水輪機(jī)的最高效率有的已超過95%。混流式水輪機(jī)適用的水頭范圍很寬,為5~700米,但采用最多的是40~300米。
1。 水輪機(jī)有哪些工作參數(shù)?
水輪機(jī)的基本工作參數(shù)有水頭、流量、轉(zhuǎn)速、出力和效率。
水輪機(jī)水頭是指水輪機(jī)進(jìn)口斷面與其出口斷面的單位重量水流能量的差值,用H表示,單位為m。
水輪機(jī)流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過水輪機(jī)過水?dāng)嗝娴乃黧w積。
水輪機(jī)轉(zhuǎn)速是指水輪機(jī)主軸每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)。
水輪機(jī)出力是指水輪機(jī)軸端輸出的功率。
水輪機(jī)效率是指水輪機(jī)出力與水流出力之比。
2 。水輪機(jī)有哪幾種類型?
水輪機(jī)可分為反擊式和沖擊式兩大類。
反擊式水輪機(jī)包括混流式水輪機(jī)(HL)、軸流定槳式水輪機(jī)(ZD)、軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)(ZZ)、斜流式水輪機(jī)(XL)、貫流定獎式本輪機(jī)(GD)和貫流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)(GZ)六種型式。
沖擊式水輪機(jī)包括水斗式(切擊式)水輪機(jī)(CJ)、斜擊式水輪機(jī)(XJ)和雙擊式水輪機(jī)(SJ)三種形式。
3 。混流式水輪機(jī)的特點(diǎn)及適用范圍?
混流式水輪機(jī)又稱法蘭斯式水輪機(jī),水流由徑向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪,大體沿軸向流出?;炝魇剿啓C(jī)應(yīng)用水頭范圍較大,結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行可靠,效率高。是現(xiàn)代應(yīng)用最廣泛的水輪機(jī)之一。水頭適用范圍50~700m。
4 。軸流式水輪機(jī)的特點(diǎn)及適用范圍?
軸流式水輪機(jī),轉(zhuǎn)輪區(qū)域內(nèi)水流沿軸向流動,水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪間由徑向轉(zhuǎn)為軸向。
定槳式結(jié)構(gòu)簡單,但它在偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)效率會急劇下降,適用于功率不大及水頭變化幅度較小的電站,一般水頭范圍3~50m。轉(zhuǎn)槳式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,它通過槳葉的轉(zhuǎn)動與導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)動相互配合,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉與槳葉的雙重調(diào)節(jié),擴(kuò)大了高效區(qū)的出力范圍,有較好的運(yùn)行穩(wěn)定性。目前,應(yīng)用水頭范圍從幾米直到50~70m。
5 。斜流式水輪機(jī)的特點(diǎn)及適用范圍?
斜流式水輪機(jī),水流對于主軸是斜向流動的,它是50年代發(fā)展起來的一種機(jī)型,與軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)相似,葉片可以轉(zhuǎn)動從而實(shí)現(xiàn)雙重調(diào)節(jié),有較寬的高效率區(qū)。適用水頭范圍40~700m。這種水輪機(jī)常被用來作可逆式水力機(jī)械,在抽水蓄能電站中較為多見。
6 。水斗式水輪機(jī)的特點(diǎn)及適用范圍?
水斗式水輪機(jī)又稱培爾頓( Petion)水輪機(jī),它靠從噴嘴出來的射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪斗葉而做功。水斗式水輪機(jī)應(yīng)用水頭較高,小型水斗式用于水頭40~250m,大型水斗式用在水頭400~4500m。
7 。斜擊式水輪機(jī)的特點(diǎn)及適用范圍?
斜擊式水輪機(jī),噴嘴出來的射流,在進(jìn)口與轉(zhuǎn)能平面成一角(通常為22.5度)。這種水輪機(jī)用在中小型水電站中,水頭適用范圍在400m以下。
8 。如何讀懂得水輪機(jī)的牌號?
根據(jù)我國JBB84-74"水輪機(jī)型號編制規(guī)則"規(guī)定,水輪機(jī)牌號由三部分組成,每一部分之間用"-"分開。第一部分的符號是該水輪機(jī)型式的漢語拼音的第一個(gè)字母,阿拉伯?dāng)?shù)字表示該水輪機(jī)的特征比轉(zhuǎn)速。第二部分由兩個(gè)漢語拼音字母組成,前一個(gè)表示水輪機(jī)主軸的布置型式,后一個(gè)表示引水室特征。第三部分是以厘米為單位的轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑。
9 。各種類型水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑是如何規(guī)定的?
混流式水輪機(jī)標(biāo)稱直徑是轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口邊上的最大直徑,即轉(zhuǎn)輪下環(huán)與葉片進(jìn)口邊交點(diǎn)處直徑。
軸流式和斜流式水輪機(jī)標(biāo)稱直徑是轉(zhuǎn)輪葉片軸線與轉(zhuǎn)輪室相交處的轉(zhuǎn)輪室內(nèi)徑。 水斗式水輪機(jī)標(biāo)稱直徑是轉(zhuǎn)輪與射流中正線相切的節(jié)圓直徑。
水輪發(fā)電機(jī)組是由水輪機(jī)和受其驅(qū)動的發(fā)電機(jī)組組成,用來將水體機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的一套機(jī)器。常用的水輪機(jī)有沖擊式、反擊式、貫流式和可逆式。發(fā)電機(jī)則均采用同步發(fā)電機(jī)。由于水電站的自然條件和工況各異,水輪發(fā)電機(jī)組的容量和轉(zhuǎn)速變化范圍很大??砂雌涑叽绱笮『徒Y(jié)構(gòu)特征劃分其容量和轉(zhuǎn)速特點(diǎn)水輪發(fā)電機(jī)與其他發(fā)電機(jī)相比有一些不同的特點(diǎn):①它需有較大的飛輪力矩。因此,發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑及整機(jī)的外形尺寸都比較大。②水電站一般離負(fù)荷中心較遠(yuǎn),需通過長距高壓輸電線路向負(fù)荷供電。因此,要求水輪發(fā)電機(jī)有較高的動態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定特性。③水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑大,選用的材料要求又不及汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)的高。所以,雖然其轉(zhuǎn)速不及后兩者,但仍需考慮萬一達(dá)到飛逸轉(zhuǎn)速時(shí)對材料強(qiáng)度的要求,以保證其可靠性。
基本數(shù)據(jù):水輪發(fā)電機(jī)組的基本數(shù)據(jù)包括額定容量、額定電壓、額定功率因數(shù)、電抗與短路比、飛逸速度、飛輪力矩等。
額定容量通常以兆伏安或千伏安計(jì)。水電站選擇機(jī)組容量和臺數(shù)需考慮樞紐布置,電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求,機(jī)組在系統(tǒng)中調(diào)度的靈活性,設(shè)備制造、運(yùn)輸、安裝、造價(jià)等多種因素。在保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全、靈活的條件下,采用單機(jī)容量較大、臺數(shù)較少的方案有利機(jī)組的高效率,并可簡化水電站的樞紐布置,加快施工進(jìn)度和總投資。但通常不少于兩臺。
額定電壓它的選取要從額定容量、電磁負(fù)荷、電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及電力系統(tǒng)輸配電設(shè)備等方面綜合考慮。一般來說,在合理范圍內(nèi),電壓取低值,電機(jī)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要好一些。
額定功率因數(shù)對它的選擇既要考慮發(fā)電機(jī)的造價(jià)、對水電站設(shè)備和電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置的影響和投資,又要考慮由電站輸送無功功率造成的功率損失,同時(shí),還要計(jì)及它超過設(shè)計(jì)水頭運(yùn)行多發(fā)電的效益,特別是在建站初期,只有一、兩臺機(jī)組投運(yùn)(其余機(jī)組未裝完)以及可能發(fā)生棄水的情況下,更應(yīng)考慮這種運(yùn)行性的可能性與合理性。大型水電站多處深山狹谷,遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,功率因數(shù)可適當(dāng)提高。通常情況下,功率因數(shù)取值為0.8~0.9。
電抗包括直軸同步電抗、直軸瞬變電抗和超瞬變電抗。直軸同步電抗(Xd)指機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)直軸呈現(xiàn)的電抗。其值為發(fā)電機(jī)額定相電壓和額定相電流之比。減少同步電抗可提高電力系統(tǒng)輸送功率的極限,但須增加電機(jī)尺寸和造價(jià)。超瞬變電抗(X廐)指發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)突變(如突然短路或自同步合閘時(shí))的暫態(tài)過程的起始瞬間,對應(yīng)電樞反應(yīng)磁通磁路的磁阻最大、電抗最小。瞬變電抗(X媁)則是在暫態(tài)過程中,超瞬變電抗在過程的初始一段時(shí)間內(nèi)迅速增大到某一值。這之后,電抗緩慢增大到同步電抗。X媁的變化對電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定有重大影響,減小X媁可以提高靜態(tài)穩(wěn)定的儲備系數(shù),但X媁的變化對動態(tài)穩(wěn)定影響有限。X廐是計(jì)算短路電流的重要數(shù)據(jù),對選擇水電站的電工設(shè)備有直接影響。
飛輪力矩當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障,水輪發(fā)電機(jī)突然和系統(tǒng)解列時(shí),由于水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉需要一定時(shí)間,這一時(shí)間內(nèi),機(jī)組轉(zhuǎn)速將升高。為控制轉(zhuǎn)速上升值,要求水輪發(fā)電機(jī)具有一定的飛輪力矩(GD)。 它是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動部分的重量和慣性直徑D 的平方的乘積。它直接影響電力系統(tǒng)受到大干擾時(shí)所需極限切除時(shí)間,對電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程和動穩(wěn)定有很大影響。在一定極限切除時(shí)間內(nèi),GD越大可以提高輸送功率。同時(shí)GD大,機(jī)組甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速上升率較低,這可以減小引水鋼管的直徑,或增加鋼管長度。但GD加大會增加發(fā)電機(jī)重量和造價(jià)。
1.水力發(fā)電的基本原理
水力發(fā)電是利用水體作為傳遞能量的介質(zhì)來發(fā)電的,其基本原理是:利用水位落差形成的勢能推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動,將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,水輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),由于磁場切割導(dǎo)體,從而在發(fā)電機(jī)的定子繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,當(dāng)發(fā)電機(jī)與外電路接通時(shí),發(fā)電機(jī)就向外供電了,此時(shí),水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能又通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,形成了水力發(fā)電的過程。
2.水力資源的開發(fā)方式和水電站的基本類型
水力資源的開發(fā)方式是按照集中落差而選定,大致有三種基本方式:即堤壩式、引水式和混合式等。但這三種開發(fā)方式還要各適用一定的河段自然條件。按不同的開發(fā)方式修建起來的水電站,其樞紐布置、建筑物組成等也截然不同,故水電站也隨之而分為堤壩式、引水式和混合式三種基本類型。
3.徑流式水電站及其特點(diǎn)
無調(diào)節(jié)水庫的電站稱為徑流式水電站。此種水電站按照河道多年平均流量及所可能獲得的水頭進(jìn)行裝機(jī)容量選擇。全年不能滿負(fù)荷運(yùn)行,保證率為80%,一般僅達(dá)到180天左右的正常運(yùn)行;枯水期發(fā)電量急劇下降,小于50%,有時(shí)甚至發(fā)不出電。即受河道天然流量的制約,而豐水期又有大量的棄水。
4.何謂出力?怎樣估算水電站的出力和計(jì)算水電站的發(fā)電量?
在水電站(廠)中,水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電力功率稱為出力,河川中某斷面水流的出力則表示該段水能資源。所謂水流的出力就是單位時(shí)間內(nèi)的水能。
N=9.81QH
式中,Q為流量(m3/s);H為水頭(m);N為水電站出力(kW)。
年發(fā)電量公式為:E=N?T
式中,N為平均出力(kW);T為年利用小時(shí)數(shù)(h);E為年發(fā)電量(kW?h)。
5.保證出力及其作用
水電站在較長時(shí)段工作中,該供水期所能發(fā)出的相應(yīng)于設(shè)計(jì)保證率的平均出力,稱作該水電站的保證出力。水電站的保證出力是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段確定水電站裝機(jī)的重要依據(jù)。
6.裝機(jī)年利用小時(shí)
裝機(jī)年利用小時(shí)指水輪發(fā)電機(jī)組在年內(nèi)平均滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間,是衡量水電站經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。
7.日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)
日調(diào)節(jié)是指一晝夜內(nèi)進(jìn)行的徑流重新分配。周調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)周期為一周。年調(diào)節(jié):對徑流在一年內(nèi)重新分配,當(dāng)汛期洪水到來發(fā)生棄水,僅能存蓄洪水期部分多余水量的徑流調(diào)節(jié),稱不完全年調(diào)節(jié);能將年內(nèi)來水完全按用水要求重新分配,又不需要棄水的徑流調(diào)節(jié)稱完全年調(diào)節(jié)。多年調(diào)節(jié):當(dāng)水庫容積足夠大,可把多年期間的多余水量存在水庫中分配在若干枯水年才用的年調(diào)節(jié),稱多年調(diào)節(jié)。
8.水電站設(shè)計(jì)保證率與年保證率
水電站的設(shè)計(jì)保證率是指在多年運(yùn)行期間正常工作的時(shí)段數(shù)與總運(yùn)行時(shí)段之比的百分率;年保證率指多年期間正常發(fā)電工作年數(shù)占運(yùn)行總年數(shù)的百分比。
9.水電站主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
單位千瓦投資,是每千瓦裝機(jī)需要的投資。單位電能投資,是每千瓦時(shí)電量需要的投資。電能成本,是每千瓦時(shí)電量支付的費(fèi)用。裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù),是衡量水電站設(shè)備利用程度的指標(biāo)。
電能售價(jià),是每千瓦時(shí)電量售給電網(wǎng)的價(jià)格。
10.水電站主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算
水電站主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)按下列公式計(jì)算:
單位千瓦投資=水電站建設(shè)總投資/水電站總裝機(jī)容量
單位電能投資=水電站建設(shè)總投資/水電站多年平均發(fā)電量
裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)=多年平均發(fā)電量/總裝機(jī)容量
發(fā)電機(jī)
將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的電機(jī)。通常由汽輪機(jī)、水輪機(jī)或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。小型發(fā)電機(jī)也有用風(fēng)車或其他機(jī)械經(jīng)齒輪或皮帶驅(qū)動的。
發(fā)電機(jī)分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)兩大類。后者又可分為同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)兩種。現(xiàn)代發(fā)電站中最常用的是同步發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是由直流電流勵磁,既能提供有功功率,也能提供無功功率,可滿足各種負(fù)載的需要。異步發(fā)電機(jī)由于沒有獨(dú)立的勵磁繞組,其結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,但是不能向負(fù)載提供無功功率,而且還需要從所接電網(wǎng)中汲取滯后的磁化電流。因此異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)必須與其他同步電機(jī)并聯(lián),或者并接相當(dāng)數(shù)量的電容器。這限制了異步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍,只能較多地應(yīng)用于小型自動化水電站。城市電車、電解、電化學(xué)等行業(yè)所用的直流電源,在20世紀(jì)50年代以前多采用直流發(fā)電機(jī)。但是直流發(fā)電機(jī)有換向器,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造費(fèi)時(shí),價(jià)格較貴,且易出故障,維護(hù)困難,效率也不如交流發(fā)電機(jī)。故大功率可控整流器問世以來,有利用交流電源經(jīng)半導(dǎo)體整流獲得直流電以取代直流發(fā)電機(jī)的趨勢。
同步發(fā)電機(jī)按所用原動機(jī)的不同分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī) 3種。它們結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是除了小型電機(jī)有用永久磁鐵產(chǎn)生磁場以外,一般的磁場都是由通直流電的勵磁線圈產(chǎn)生,而且勵磁線圈放在轉(zhuǎn)子上,電樞繞組放在定子上。因?yàn)閯畲啪€圈的電壓較低,功率較小,又只有兩個(gè)出線頭,容易通過滑環(huán)引出;而電樞繞組電壓較高,功率又大,多用三相繞組,有3個(gè)或4個(gè)引出頭,放在定子上比較方便。發(fā)電機(jī)的電樞(定子)鐵心用硅鋼片疊成,以減少鐵耗。轉(zhuǎn)子鐵心由于通過的磁通不變,可以用整體的鋼塊制成。在大型電機(jī)中,由于轉(zhuǎn)子承受著強(qiáng)大的離心力,制造轉(zhuǎn)子的材料必須選用優(yōu)質(zhì)鋼材。
上傳一份試題供你參考 答案如下: 水電水輪機(jī)安裝工高級技師試題答案 一、判斷題(正確的請?jiān)诶ㄌ杻?nèi)打“√”,錯誤的請?jiān)诶ㄌ杻?nèi)打“*” 每題1分,共13分) 1。
表面粗糙度對零件的耐磨、抗疲勞、抗腐蝕能力影響極大。( )答案:√ 2。
軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)具有寬闊的高效率區(qū)。( )答案:√ 3。
軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,轉(zhuǎn)輪汽蝕沒有混流式嚴(yán)重。( )答案:* 4。
水輪機(jī)工作參數(shù)是表征水流通過水輪機(jī)時(shí),水流的能量轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪的機(jī)械能過程中的一些特性數(shù)據(jù)。 ( )答案:√ 5。
盤車的目的是為了找水輪發(fā)電機(jī)組的中心線。( )答案:* 6。
在水電站油、水、氣系統(tǒng)管路中,氣管路為白色。 ( )答案:√ 7。
機(jī)械方面和水力方面的原因,都會造成水輪機(jī)運(yùn)行中振動。( )答案:√ 8。
水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)間隙不均勻會引起水輪機(jī)振動。 ( )答案:√ 9。
在進(jìn)行公差與配合的選擇時(shí),應(yīng)首先選用常用公差和常用配合;其次選用優(yōu)先公差和優(yōu)先配合。( )答案:* 10。
應(yīng)用軟件是指在電腦硬件和系統(tǒng)軟件的支持下,為解決各類實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的軟件。 ( )答案:√ 11。
在彎肘形尾水管中的水流運(yùn)動是隨反擊型水輪機(jī)類型、應(yīng)用水頭、運(yùn)行工況及設(shè)計(jì)性能等因素不同而不同。( )答案:√ 12。
對帶電設(shè)備著火時(shí),應(yīng)使用干式滅火器、一氧化碳滅火器等滅火,不得使用泡沫滅火器滅火。對注油設(shè)備應(yīng)使用泡沫滅火器和干糙的砂子等滅火。
( )答案:* 13。質(zhì)量記錄是指直接或間接的證明產(chǎn)品或質(zhì)量是否符合規(guī)定要求的證據(jù)。
( )答案:√ 二、選擇題(請將正確答案的代號填入括號內(nèi), 每題1分,共12分) 1。公制三角螺紋的剖面角為( ),螺距是以毫米表示的。
(A)30°;(B)60°;(C)45°;(D)55°。答案:B 2。
下列金屬材料中,一般無法淬硬的是( )。 (A)合金鋼;(B)高碳鋼;(C)低碳鋼;(D)優(yōu)質(zhì)合金鋼。
答案:C 3。受油器的水平偏差,在受油器的平面上測量,應(yīng)不大于( )mm/m。
(A)0。03;(B)0。
05;(C)0。10;(D)0。
15。答案:B 4。
在油、水、氣管路系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件有( )。 (A)電磁閥、電磁空氣閥、液壓操作閥; (B)電磁閥、電磁空氣閥、電磁配壓閥; (C)電磁閥、電磁空氣閥、電磁配壓閥、液壓操作閥; (D)電磁閥、液壓操作閥、電磁配壓閥。
答案:C 5。關(guān)于大、中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室,說法正確的是:( )。
(A)大、中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室在葉片樞軸中心線以上為圓柱面,以下為圓錐面; (B)大、中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室在葉片樞軸中心線以上為球面,以下為圓錐面; (C)大、中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室在葉片樞軸中心線以上為球面,以下為圓柱面; (D)大、中型軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室在葉片樞軸中心線以上為圓柱面,以下為球面。 答案:D 6。
混流式水輪機(jī)汽蝕的主要類型是( )。 (A)間隙汽蝕;(B)局部汽蝕;(C)空腔汽蝕;(D)翼型汽蝕。
答案:D 7。測某連接螺絲伸長,扭緊前百分表長針指向“12”, 短針指向2,扭緊后長針指向“41”,短針在2~3之間,則螺絲伸長( )mm。
(A)0。12;(B)0。
29;(C)0。41;(D)1。
12。答案:B 8。
蝶閥旁通閥的作用是使活門( )充滿水,以取得平衡而省力的操作效果。 (A)前;(B)后;(C)前后;(D)中間。
答案:C 9。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)的目的是( )。
(A)檢查轉(zhuǎn)輪有無裂紋;(B)檢查轉(zhuǎn)輪偏重是否超過允許值;(C)檢查轉(zhuǎn)輪連接是否松動;(D) 檢查轉(zhuǎn)輪汽蝕磨損狀況。答案:B 10。
對于混流式水輪機(jī),當(dāng)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為150rpm時(shí),機(jī)組的最大飛逸轉(zhuǎn)速為(飛逸系數(shù)為f=2。1)( )rpm。
(A)71。42;(B)315;(C)320;(D)310。
答案:B 11。立式深井泵橡膠軸承與軸的間隙大于( )mm時(shí),就應(yīng)更換。
(A)0。10;(B)0。
15;(C)0。20;(D)0。
30。答案:B 12。
在選用鋼絲繩安全系數(shù)時(shí),應(yīng)按( )來選用。 (A)重物的重量;(B)安全、經(jīng)濟(jì);(C)安全;(D)經(jīng)濟(jì)。
答案:B 三、簡答題(每題6分,共60分) 1。畫出圖3。
1的受力圖。 圖3。
1 答案:如圖3。1d所示。
圖3。1d 2。
已知單列向心球軸承:D=40mm,d=17mm,B=12mm,倒角為1,用簡化畫法畫出單列向心球軸承。 答案:如圖3。
2d所示。 圖3。
2d 3。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)的目的是什么? 答案:水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)的目的是為了消除由于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在鑄造加工, 尤其是經(jīng)過多次補(bǔ)焊處理過程中出現(xiàn)的質(zhì)量偏心。
由于質(zhì)量偏心的存在使機(jī)組在運(yùn)行中產(chǎn)生一個(gè)附加離心力,如果該力較大,很可能導(dǎo)致水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的水力不平衡,主軸擺度增大,軸承偏磨以及不同形式、不同程度的機(jī)組振動等不良現(xiàn)象,影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。 4。
立式水輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承有何作用?一個(gè)性能良好的導(dǎo)軸承的主要標(biāo)志是什么? 答案:立式水輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承的作用是:承受機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的徑向機(jī)械不平衡力和電磁不平衡力,使機(jī)組軸線在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)擺動。 一個(gè)性能良好的導(dǎo)軸承的主要標(biāo)志是: (1)能形成足夠的工作油膜厚度; (2)瓦溫應(yīng)在允許范圍之內(nèi),一般在50℃左右; (3)循環(huán)油路暢通,冷卻效果好; (4)油槽油面和軸瓦間隙滿足設(shè)計(jì)要求; (5)密封結(jié)構(gòu)合理,不甩油; (6)結(jié)構(gòu)簡單,便于安裝和檢修。
5。
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