軸流轉槳式水輪發電機經濟運行研究與分析

摘 要 本文研究了軸流轉槳式水輪發電機的性能特點，在進行影響軸流轉槳式水輪發電機經濟運行的因素分析的基礎上，建議從優化機組額定水頭的選擇、加大葉片扭角、改善葉片進水邊遷移兩個維度來提高軸流轉槳式水輪發電機經濟運行效率。

關鍵詞 高職院校 財務管理 教學改革

中圖分類號：TV734.1 文獻標識碼：A

1概述

我國地域廣闊、水利資源豐富，中小型水電站較多，軸流轉槳式水輪發電機組的應用較為普遍。隨著節能減排呼聲的日益增高，如何改造和提高既有軸流轉槳式水輪發電機組的效率，不斷提高其經濟性能成為我國水利發電工作者普遍關注的問題，簡潔實用的軸流轉槳式水輪發電機的設計和改造方案具有更高的推廣價值。

2軸流轉槳式水輪發電機

軸流轉槳式水輪發電機由于其轉槳葉片角度可隨工況調整，具有廣闊的高效去和優越的性能，具體體現在以下幾個方面：

（1）比轉速高、過濾能力強，同樣條件下，出力大。

將軸流式水輪機與混流式水輪機相比較，當它們使用水頭和出力相同時，在低水頭條件下，軸流式水輪機由于過流能力大，適合采用較小的轉輪直徑和較高的轉速，可以縮小機組尺寸、降低投資額度。

（2）可隨水頭與負荷的變化自動調整葉片角度，有寬廣的高效率區域。

軸流轉槳式水輪發電機的槳葉和導葉可隨著工況的變化形成最優的協聯關系，當具有相同的直徑并使用在同一水頭時，軸流式水輪機與混流式水輪機相比具有更高的平均效率和運行范圍，具有穩定的運行特性。

（3）單位流量大、空化系數大，同樣工作條件下比混流式空化嚴重，水輪機安裝高程一般低于混流式。

軸流式水輪機因具有較大的過流能力，使得其單位流量和單位轉速都比較大，導致轉輪中水流的相對流速比相同直徑的混流式轉輪中要高，因而軸流式水輪發電機比混流式轉輪發電機具有更大的空化系數。在同樣水頭下，軸流式水輪機比混流式水輪機具有更小的吸出高度和更深的開挖量。

3軸流轉槳式水輪發電機經濟運行研究與分析

3.1影響軸流轉槳式水輪發電機經濟運行的因素分析

軸流轉槳式水輪發電機在水流由軸進入可轉向轉輪后，沿其葉片自軸向流出，將水流能量轉換為機械能。根據軸流轉槳式水輪發電機的工作原理，我們可分析出影響軸流轉槳式水輪發電機經濟運行的因素主要有以兩個方面：

3.1.1軸流轉槳式水輪發電機槳葉與水頭的協聯

從下圖中，我們可以看出當軸流轉槳式水輪發電機的水頭增大時，槳葉葉片會相應增大。

3.1.2軸流轉槳式水輪發電機槳葉與導葉的協聯

從下圖中，我們可以看出當軸流轉槳式水輪發電機的導葉開度增大時，槳葉葉片角度會相應增大。

3.2提高軸流轉槳式水輪發電機經濟運行的建議

根據影響軸流轉槳式水輪發電機經濟運行的因素，本研究建議從以下兩個方面來提高提高軸流轉槳式水輪發電機經濟運行效率。

3.2.1優化機組額定水頭的選擇

隨著我國人民生活水平的日漸提高，我國社會公眾對環境保護日益重視，水電能源因其清潔的突出優點被國家不斷加大開發力度，許多中小水電站按原有供電負荷進行的額定水頭選擇已無法滿足日益增加的用電需求，如國內某十年前建設的軸流轉槳式水輪發電機按當時的用電量選用的19.5米額定水頭，但在十年內本地的經濟得到可快速的發展、水電站提供的電能已遠遠無法滿足本地經濟發展的需求，但受額定水頭的限制，無法提高本水電站的水電能源利用程度。因此，本研究建議我國新建或改造水電站在選定機組額定水頭時，在考慮當前供電需求的同時，還需考慮本地水文條件的最大發電能力及未來潛在的用電需求來進行水輪機額定水頭的選擇。

3.2.2加大葉片扭角、改善葉片進水邊遷移

加大流量則會提高大流量的效率，葉片扭角加大后，對內部的放角差別也比較大，這樣更適用于不同的來流角。

根據現代軸流式水輪機轉輪葉片的最新設計觀念，葉片最大厚度則會向水邊推動，可以使水邊的形狀減小，水輪機內部的流動出現收縮的情況，最大厚度向水邊移動，這樣可以降低翼型最大流速的數值，雖然這樣會導致頭部的速度有所增加，但可大大改善空化性能。

4結語

軸流轉槳式水輪機因具有槳葉和導葉隨著工況的變化形成最優的協聯關系的特點，可大大提高了水輪機的平均效率，擴大軸流轉槳式水輪機運行范圍，從而使其更容易獲得穩定的運行特性，目前在我國是一種值得廣泛使用和值得推薦的優良機型，研究適合老水電廠的技術改造應用的軸流轉槳式水輪機具有較大的經濟價值。

作者簡介：李鴻飛，男（1984.10-），湖北荊門人，畢業于三峽大學電氣工程及其自動化專業，助理工程師，從事水電廠發電運行工作。

參考文獻

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