第3章 水力发电技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,新能源技术,第三章 水力发电技术,成都理工大学工程技术学院,自动化,工程系电气教研室,雷,永锋,发电、输电与配电,火力发电厂,水力发电的生产过程,水电站的类型,1,筑坝式开发,（,1,）坝后式水电站,（,2,）河床式水电站,2,引水式开发,（,1,）无压引水式水电站,（,2,）有压引水式水电站,3,混合式开发,4,阶梯开发,广西龙滩水电站,葛洲坝水电站,四川二滩水电站,伊泰普水电站,阿斯旺水电站,1,、坝式水电站（坝后式）,坝式水电站靠坝来集中水头；,水电站厂房位于非溢流坝坝趾处。,如丹江口水电站、三峡水电站,丹江口水电站,坝式水电站结构,2,、河床式水电站,位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用，从而成为集中水头的挡水建筑物之一；,一般见于河流中、下游，水头较低，流量较大；,如广西西津水电站,西津（河床式）水电站,西津（河床式）水电站平面布置图,西津（河床式）水电站厂房横剖面图,3,、引水式水电站,引水式水电站的引水道较长，并用来集中水电站的全部或相当大一部分水头。,根据引水道中的水流是有压流或明流，又分为有压引水式水电站及无压引水式水电站这种水电站常见于流量小、坡降大的河流中、上游或跨流域开发方案，最高水头已达,1767m,（奥地利莱塞克水电站），我国广西天湖水电站最大静水头也达,1074m,。,广西天湖水电站（引水式）,有压引水式水电站示意图,无压引水式水电站示意图,红岩水电站（引水式）,4,、储能水电站,1,，,抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。主要解决电力系统的调峰问题；,2,，建筑物组成包括：上下两个水库，用引水建筑物相连，蓄能电站厂房建在下水库处，采用双向机组；,潮汐电站,利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。,最大的潮汐电站法国朗斯电站,江厦潮汐电站,虹吸式水电站,由前池底部通过拦污栅进入虹吸式流道，越过驼峰后经过渐变段进入压力水管，然后接入水轮机。,虹吸式水电站工作原理,打开充水阀给压力水管充水，同时打开真空阀排出压力管内空气，待水管中水位与前池水位相同（水轮机压力表指示）时，关闭充水阀和真空阀，充水结束。,开启水轮机导叶，水轮机旋转，使虹吸管中形成水流，随着导叶开度增大，虹吸管中水流增大，逐渐形成虹吸。,6,、虹吸式水电站,水轮机的类型,1,、反击式,2,、冲击式,混流式 水斗式,轴流式 斜击式,斜流式 双击式,贯流式,1,、混流式水轮机,水流径向流入转轮，轴向流出。,适用范围：,H=30700 m,单机容量：几万,kW,几十万,kW,优点：适用范围广，结构简单，运行稳定，效率高，适用高水头小流量电站。（刘家峡）,混流式水轮机,混流式水轮机的工作原理,导叶结构示意图,导叶,转盘,导叶操作结构图,2,、轴流式水轮机,水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。,轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用,H,、,Q,变化不大的情况（工况较稳定），,H,：,350m,。,轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度）。适用水头流量的变化，高效率区广，大中型电站多采用。,H,：,380m,。（葛洲坝：,17,万,kW,、,12.5,万,kW,，,Hr=27m,）。,轴流定浆式水轮机,叶片不能随工况的变化而转动。改变叶片转角时需要停机进行。结构简单，效率低。适用,H,、,Q,变化不大的情况（工况较稳定），,H,：,350m,。,轴流定浆式水轮机工作原理,轴流转浆式水轮机,转轮叶片可以转动（双调），,H,、,N,变化时，水轮机具有较高的效率。,转浆式水轮机叶片,3,、斜流式水轮机,水流经过转轮时是斜向的。转轮叶片随工况变化而转动，该种水轮机的特点是：斜流式水轮机一般都是转浆式，比轴流式水轮机适应的水头较高，功率较大，效率也较高，应用较广。,H=40120m,。,斜流式水轮机工作原理,水流进出转轮叶片时均与水轮机主轴成一倾斜角，故称为斜流式水轮机。,4,、贯流式水轮机,水轮机的主轴装置成水平或倾斜。不设蜗壳，水流直贯转轮。水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。,H20m,小型河床电站。,全贯流式：发电机转子安装在转轮外缘。优点：水力损失小，过流量大，结构紧凑。,半贯流式：轴伸式、竖井式、灯炮式。,贯流式水轮机结构图,灯泡贯流式水轮机剖面图,灯泡贯流式水轮机,轴伸式贯流水轮机,5,、冲击式水轮机,由喷管和转轮组成。水流以自由水流的形式,(P=Pa),冲击转轮，利用水流动能,(V,方向、大小改变,),产生旋转力矩使转轮转动。在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。,冲击式水轮机,(1),、水斗式：特点是由喷泉嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。适用,H,：,1002000m,；使用最广泛（高水头，小流量）。,(2),、斜击式：,H,：,25300m,。斜击、双击水轮机构造简单，效率低，,(3),、双击式：,H,：,580m,。多用于小型电站。,水斗式冲击水轮机,双喷嘴水斗式水轮机,水斗式冲击水轮机,冲击式水轮机的喷嘴,6,、斜击式水轮机,7,、双击式水轮机,水轮机的水头与比转速,类别,使用水头,比转速,(r/min),小型,大、中型,冲,击,式,反,击,式,水斗式,大于,100,大于,300,10-35(,单喷嘴,),斜击式,20300,3070,轴流式,定桨式,370,200800,转桨式,380,200800,贯流式,定桨式,小于,20,600-1000,转桨式,小于,20,600-1000,混流式,5-200,30-700,50300,斜流式,定桨式,40-120,150350,转桨式,40-120,150350,比转速：在,lm,水头下发出,1kW,功率时的转速,三、水轮发电机,发电机的原理磁生电,导体在磁场中运动，在导体中会产生电流。,电生磁,在线圈中通入电流，会产生磁场。,通入直流电流，产生恒定磁场。,通入交流电流，产生交变磁场。,二极同步发电机,四极同步发电机,水轮发电机,水轮发电机,立式水轮发电机,水轮发电机,卧式水轮发电机,发电机的画法,发电机的同期并网,同期并网的调节原理,四、水电站的阀门,闸门的类型,闸门主要有三种类型：,1,、蝴蝶阀（蝶阀）,2,、闸阀,3,、球阀,1,、蝶阀,150M,以下中低水头用,外形尺寸小，重量较轻，价格便宜，操作力矩小，启闭灵活，用于中低水头，能有效控制机组速率上升及减少水锤效应；,止水密封不严密，易漏水，活门在水中有一定阻力，容易引起气蚀。,蝶阀的控制,手动、电动（小型）、液压（大中型）,旁通阀：蝶阀为静水开启，故设旁通阀先平压，即两边注满水。,空气阀：充水时，排出空气用浮筒自行关阀；排水时，补充空气用，浮筒自行下降。,2,、闸阀,高水头用（,100M,以上）,结构：明杆式、暗杆式,闸阀的控制,控制：手动、电动（液压的较少）,附属部件：与前面蝶阀相同,结构简单，全开时水力损失少，漏水量少；,外形尺寸大，重量大，动水关闭时压力大，密封面易磨损，要常更换,。,3,、球阀,结构：有单面密封、双面密封两种,附属部件：同前，但多两个部件,*卸压阀：作用是开启关闭活门时，排除活门及密封盖之间的压力水，以免磨损密封盖。,*排污阀：排出球壳体内下部的污水。,球阀的控制,控制：液压、电动,优缺点：,*密封紧，漏水极少，密封不易磨损，全开时无水阻损失，启闭力短小，可在动水中紧急关闭；,*体积大，结构复杂，造价昂贵。,