反动式涡轮机有哪些类型?
轴流式、贯流式和斜流式涡轮机根据其结构也可分为固定桨式和旋转桨式。固定桨转轮的叶片是固定的;叶轮叶片在运行中可绕叶片轴旋转,以适应水头和负荷的变化。
各种类型的冲击式水轮机都配有进水装置,大中型立轴冲击式水轮机的进水装置一般由蜗壳、固定导叶和活动导叶组成。蜗壳的作用是将水流均匀地分布在转轮周围。当水头在40米以下时,水轮机蜗壳通常采用钢筋混凝土现场浇筑。当水头高于40米时,常采用拼焊或整体铸造的金属蜗壳。
在冲击式水轮机中,水流充满整个转轮,所有叶片同时受到水流的作用,所以在相同水头下,转轮的直径小于冲击式水轮机。它们的最高效率也高于冲击式水轮机,但当负荷变化时,水轮机的效率受到不同程度的影响。
反动式水轮机装有尾水管,用来回收转轮出口处水流的动能;向下游排水;当转轮的安装位置高于下游水位时,这种势能转化为压力能被回收。对于低水头大流量的水轮机,转轮出口动能比较大,尾水管的恢复性能对水轮机的效率有显著影响。
1,轴流式涡轮机
适用于水头较低的电站。在相同水头下,其比转速高于混流式水轮机。
轴流式定叶涡轮的叶片固定在转轮体上。一般安装高度为3-50m。工作时不能改变刀片放置角度,结构简单,效率低。适用于负荷变化较小或机组数量可以调整以适应负荷变化的电站。
轴流式螺旋桨水轮机是奥地利工程师卡普兰在1920年发明的,所以也叫卡普兰式水轮机。一般安装高度为3-80m。转轮叶片一般由安装在转轮体内的液压继电器操纵,可根据水头和负荷的变化而转动,以保持活动导叶转角和叶片转角的最佳配合,从而提高平均效率。这种涡轮机的一些最高效率已经超过94%。典型的例子就是葛洲坝。
2.贯流式水轮机
贯流式水轮机的导叶与转轮之间的水流基本不改变方向,采用直锥形尾水管,因此泄流无需在尾水管内转弯,因此效率高、过流能力大、比转速高,特别适用于水头3-20米的低水头小型河床式电站。
这种水轮机安装在潮汐电站上也能实现双向发电。这种水轮机有多种结构,其中灯泡贯流式水轮机应用最为广泛。
灯泡单元的发电机安装在防水灯泡体内。它的转轮可以设计成固定桨或旋转桨。其中又可细分为管式和半管式。世界上最大的灯泡贯流式水轮机(桨式半贯流式)安装在美国洛克岛第二电站,水头12.1m,转速85.7 rpm,转轮直径7.4m,单机功率54 MW。65,438+0978投产。
3.法氏水轮机
它是世界上应用最广泛的水轮机。它是由美国工程师弗朗西斯在1849年发明的,所以又叫弗朗西斯水轮机。与轴流式螺旋桨相比,其结构简单,运行稳定,最高效率高于轴流式。但当扬程和负荷变化较大时,其平均效率低于轴流式螺旋桨,有的最高效率已超过95%。混流式水轮机适用的水头范围很广,从5米到700米不等,但应用最广泛的是40米到300米。
混流式转轮一般由低碳钢或低合金钢铸件制成,或采用铸焊结构。为了提高抗汽蚀和抗泥沙磨损的性能,可在易发生汽蚀的部位堆焊不锈钢,也可采用不锈钢叶片,有时整个转轮可采用不锈钢。铸焊结构可以降低成本,使转轮尺寸更加精确,转轮表面更加光滑,有利于提高水轮机的效率。叶片、上冠和下环也可以分别由不同的材料制成。典型的例子是中国的刘家峡。
4.斜流涡轮机
它是由瑞士工程师迪莉娅在1956年发明的,所以也被称为迪莉娅涡轮机。它的叶片倾斜地安装在转轮体上。随着水头和负荷的变化,转轮体内的液压继电器相应地操纵叶片绕其轴线转动。其最高效率略低于混流式水轮机,但平均效率远高于混流式水轮机。与轴流式螺旋桨水轮机相比,它具有更好的抗汽蚀能力和更低的飞逸速度,适用于40~120m的水头。
由于结构复杂,成本高,斜流涡轮一般只在混流或轴流式涡轮不适合或不理想时使用。这种涡轮也可用作可逆式水泵涡轮。在水泵的条件下启动时,转轮叶片可以闭合成一个近乎闭合的圆锥体,从而降低电机的启动负荷。