水輪機流量簡介

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水泵水輪機作水輪機工況運行時單位時間內(nèi)流過水泵水輪機水的體積。

——引自GB/T 36550-2018《抽水蓄能電站基本名詞術(shù)語》

中文名稱

水輪機流量

英文名稱

hydraulic turbine discharge

定　　義

單位時間內(nèi)通過水輪機的水量。

應(yīng)用學(xué)科

水利科技（一級學(xué)科），水力發(fā)電（二級學(xué)科），水輪發(fā)電機組（三級學(xué)科）

水輪機按工作原理可分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩類。沖擊式水輪機的轉(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。

現(xiàn)代水輪機大多安裝在水電站內(nèi)，用來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機，推動水輪機轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功率也就越大。

斜擊式水輪機利用噴嘴把水流的壓力能變成速度能，水流自離開噴嘴，進入轉(zhuǎn)輪直至離開轉(zhuǎn)輪的整個工作過程，不是在一個封閉系統(tǒng)內(nèi)，而是在充滿大氣的機殼中進行形成自由射流，并且同一時刻往往有3-4個斗葉在接受同一噴嘴流量大小不等的這種自由射流。噴嘴出口射流中心與轉(zhuǎn)輪進水平面呈一定的夾角（通常取22.5度）。

斜擊式水輪機主要工作部件和切擊式水輪機基本相同，只是工作射流與轉(zhuǎn)輪進口平面呈某一角度α，射流斜著射向轉(zhuǎn)輪。斜擊式水輪機適用于水頭在35-350m、軸功率為10-500kW、比轉(zhuǎn)速為18-45的中小型水電站 。

切擊式水輪機，也叫水斗式水輪機或培爾頓式水輪機；按主軸的布置方式分為臥軸和立軸兩種，無論哪種其轉(zhuǎn)輪始終位于大氣中。這種水輪機適用于高水頭、小流量水電站；大型水斗式水輪機應(yīng)用水頭約300—1700米，小型的也可達(dá)到40—250米；目前世界上水頭高于1000米的電站均采用水斗式水輪機，單機功率可以達(dá)到400MW以上 。

其主要結(jié)構(gòu)包括輸水管、噴流機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、折向器和機殼等切擊式水輪機工作射流中心線與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓相切，故名切擊式水輪機。其轉(zhuǎn)輪葉片均由一系列呈雙碗狀水斗組成，故又稱水斗式水輪機。切擊式水輪機是目前沖擊式水輪機中應(yīng)用最廣泛的一種機型。其應(yīng)用水頭一般為300-2000m，目前最高應(yīng)用水頭已達(dá)到1771.3m（澳大利亞的列塞克-克羅依采克水力蓄能電站，水輪機出力P=22.8MW）。

噴流機構(gòu)主要由噴管、噴嘴、噴針（針閥）和噴針移動機構(gòu)組成；其作用是把水流勢能轉(zhuǎn)化為射流動能，并通過移動噴針來調(diào)節(jié)流量。

轉(zhuǎn)輪由圓盤和固定在它上面的水斗組成，射流沖向水斗，水斗與射流相互作用，射流動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)機械能；由于承受射流，水頭越高對轉(zhuǎn)輪強度要求也越高。

折向器就是一塊高強度鋼板（和驅(qū)動裝置），機組甩負(fù)荷時折向器迅速使射流偏轉(zhuǎn)，避免使機組轉(zhuǎn)速過快。

機殼則主要起支撐水輪機軸承、排水的作用。

值得說明的是水斗水輪機中噴流機構(gòu)和折向器都不只一套，其數(shù)量因型號各異，一般水頭低時選4—6個，水頭高時選2—3個。