万博体育maxbextx手机注册用以加剧水流的内部摩擦和水与空气的混合摩擦

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文章关键词:万博体育maxbextx手机注册,溢流坝

  第三讲 水力发电厂 主讲人: 3.1 水电厂的主要类型 水力发电厂简称水电厂(站),是利用水能转换为电能的发电厂。 它从河流较高处或水库内引水,利用水的压力或流速冲动水轮机旋转, 将水能转变成机械能,水轮机带动发电机旋转,将机械能变成电能。 它不需要燃料,而是利用水能循环不息的能源来获得电能。 江河的水流川流不息,经过支流、干流汇入大海后,在海洋内受太 阳辐射而蒸发成水汽,被大气吹向大陆形成雨雪降至地面,又流入江 河。利用循环不息的水能发电,与火电厂相比,可以节省大量的煤、 石油或天然气等燃料资源,而且没有污染。而且,水电厂的生产效率 较高。同时,因为不消耗燃料,所以生产成本也比较低。万博体育maxbextx手机注册 缺点是水电厂的土建工程较大,造价比火电高,建设周期比火电长, 而且受自然条件影响比较大。 构成水能的基本条件,是水的流量和落差,流量和落差的大小决定 水能的大小。水电厂就是充分利用水的流量和落差,将水能最大限度 地转化为电能。 水能 水库 引水管 水轮机 机 械 能 发电机 下一河道 尾水管 电能 开关站 输电器 配电器 用户 能的走向 水的走向 图1 水能利用图 根据水资源开发的方式,也就是集中落差的 方式,水电厂可以分为以下几种: 一、堤坝式水电厂 二、引水式水电厂 三、特殊水电厂 一、堤坝式水电厂 在河道上修建大坝(或闸)拦蓄河水,使上游 水位升高,形成水库。这样,大坝上游的水库水 面与大坝下游河流之间形成了落差,用输水管或 隧道,将水库里的水引入水电厂厂房,万博体育maxbextx手机注册冲动水轮 机旋转并带动发电机发电。这种发电方式的水电 厂称为堤坝式水电厂。 根据厂房位置的不同,将堤坝式水电厂分为河 床式和坝后式两种。 1 河床式水电厂 返回 2 坝后式水电厂 返回 二、引水式水电厂 返回 三、特殊水电厂 1、抽水蓄能水电厂 抽水蓄能发电是水能利用的另一种形式,它不是开发水力资源向电力系统 提供电能,而是以水体作为能量储存和释放的介质,对电网的电能供给起到 重新分配和调节作用。 也就是我们所说的“削峰填谷”。 抽水蓄能电厂不仅能起到调节电网负荷高峰的作用,改善火电、核电机组 的运行条件,而且也是电网中很重要的事故备用电源。 2、潮汐水电厂 潮汐是由于月球和太阳对地球各处的引力不同,使海洋水面发生周期性升 降的现象,在白昼的称为潮,在夜间的称为汐,统称为潮汐。潮汐能的利用 途径一般可分为两种:一种是利用潮汐的动能,即直接利用潮流的流速推动 水力机械;一种是利用潮汐的位能,在上下游出现落差时引水发电。由于潮 汐的流速较紊乱,利用较难,故一般仅利用潮汐的位能来发电。 我国的江厦潮汐电厂即采用这种发电方式。 潮汐发电是新兴的能源之一,有广阔的发展空间,充分利用这一新兴能源 将是我国能源的发展方向之一。 3.2 坝后式水电厂的主要 水工建筑物 一、拦河坝 二、溢流坝及溢流设施 三、发电用专门建筑物 四、水轮机及其设备 五、其它建筑物 一、拦河坝 拦河坝是水电厂的主要建筑物,用以形成水库, 积蓄水量,抬高水位,集中落差,造成水力发电的 基本条件。拦河坝按其水利用途分为蓄水坝和壅水 坝,按筑坝材料可分为土坝、堆石坝、浆砌石坝、 干砌石坝、混凝土坝、钢筋混凝土坝以及木石坝等; 按泄水方式可分为非溢流坝和溢流坝,按构造特点 还可分为重力坝、拱坝、肋墩坝等。这里,主要介 绍水电厂中最常用的混凝土重力坝。 图5 拦河坝示意图 返回 二、溢流坝及溢流设施 1.溢流坝 溢流坝是结合坝体建筑的一种表面泄洪建筑物。通常在坝顶附近设置溢 流口及控制闸门,泄洪时水经溢流口、溢流坝面及消耗设施泄向下游。溢流 坝既能起挡水作用,又可释放洪水。重力坝通常将拦河坝、溢流坝建成一体, 成为溢流段。 2.溢流口 溢流口是泄洪的通道,它设在大坝中。进水口设在水面以下一定高度。 3.泄洪闸门 泄洪闸门用于在泄洪坝上控制泄洪水流。泄洪闸门用固定在坝顶上的启 闭机或在坝顶上可移动的门式、桥式启闭机来操纵。 4.消能设施 泄洪建筑物所泄放的水流常挟带着巨大的能量,往往比水电站发电能量 还大得多(如某电站装机50万千瓦,最大泄洪能量达500万千瓦),如不加以 消除,就会严重破坏下游河床甚至冲坏邻近建筑物。因此,在泄洪建筑物出 口处都需设置消能设施,用以加剧水流的内部摩擦和水与空气的混合摩擦, 减少水流破坏河床的能量。常见的消能设施有护坦、消力池、跳流鼻坎等。 返回 三、发电用专门建筑物 1.进水口 进水口的作用是为了引水发电。进水口要设进水闸门, 以便控制进水量。闸前要设置拦污栅,将水中的杂物滤掉。 2.引水建筑物 对于坝后式水电厂,由于发电厂房紧靠坝体下游,进水 口直接通过压力水管引至厂房。 3.蝴蝶阀 蝴蝶阀一般安装在水轮机蜗壳前的钢管上,当机组发 生事故而导水机构又同时发生故障不能及时关闭时,可迅 速关闭蝴蝶阀,紧急停机,避免事故扩大。在停机或检修 时将其关闭,还可减少漏水及确保工作安全。较常用的蝴 蝶阀,其阀体形状如铁饼,大中型蝴蝶阀均采用油压操作。 它的作用相当于汽轮机中的自动主汽门。 返回 四、水轮机及其设备 水轮机将水能转换成机械能的一种水力原动机。按水 流对转轮的作用原理,水轮机可分成两大类:一类为冲击 式,另一类为反击式。前者是在喷嘴内将水的压能转变为 高速射流,直接冲击转轮叶片;后者是使有压水经导水叶 进入叶片间的流道,在水压下降的同时,水的压能和动能 传给了转轮,转轮产生反作用力而旋转,然后排向尾水管。 目前,我国大部分水电厂采用的是混流反击式水轮机。 混流反击式水轮机也被称为辐向轴流式水轮机。因水 流流经这种水轮机时,是以辐向进入,轴向流出。 水轮机主要结构有埋入部分、导水部分、转动部分、 泄水部分和附属设备组成。 1引水室 引水室是水流进水轮机所经过的第一个部件,通过它将 水引向导水部件,然后经过座环进入导水机构。 引水室主要作用是以最小的水力损失把水引向导水部件, 从而提高水轮机的效率。 大中型水轮机多数都采用蜗壳式引水室。它的进口端与 压力水管相连,由进口端向末端它的断面积逐渐减小,并将 导水部件包围在里面。从外形上看很象蜗牛壳,故称为蜗壳 式引水室,简称蜗壳。 为了能使水流沿导水部件周围进入转 轮,在圆形断面内侧留有开口。水流由压 力水管进入蜗壳后,一方面沿着开口进入 导水部件,另一方面则沿着圆周对主轴做 自由旋转运动,使水流造成旋转。随着水 流不断进入导水部件,通过断面的流量不 断减少,为保证进入转轮的水流均匀,因 此蜗壳的断面也逐渐变小。 图6 2.座环 座环位于蜗壳里面,导水机构外面。由于蜗壳中的水通过座环流 入导水机构,因此必须保证水流以最小的水力损失经过它进入导水机 构。座环由上环、下环和固定导叶三部分组成。上下环分别位于上下 两面,中间用若干固定导叶连成一个整体。 3.导水机构 导水机构位于水轮机转轮的外面,混流式水轮机目前多采用径向 式导水机构。导水机构的主要作用是根据机组负荷的变化来调节导叶 开度,从而改变进入水轮机的水量。其作用相当于汽轮机中的自动调 节汽门。 导水机构主要由可动导叶、导叶传动机构等组成。水进入蜗壳后, 通过蜗壳内的座环进入导水机构中的可动导叶所形成的流道,然后进 入水轮机的转轮叶片组成的流道中,推动叶片旋转,万博体育maxbextx手机注册从而带动水轮机 旋转。 可动导叶均匀地布置在转轮外围,导叶的断面形状为翼形,首端 较厚,尾端较薄,这样既可以保证强度又可以减少水利损失。 导水部件的传动机构用来转动导叶,达到调节来水流量的目的。 传动机构通过带动连杆带动所有导叶同步来回转动,从而实现对水轮 发电机组电功率的调节。 4.工作部件 水轮机最重要的工作部件中是转轮。转轮是直接将水能转变为机械 能的部件。转轮一般是由10~24个流线型的扭曲叶片组成,水流由辐向 的进水边进入,由出水边轴向流出。叶片上部与轮冠相连,下部与下 环连成一个整体。 反击式混流水轮机叶片流道形状与反动式汽轮机的动叶汽道相似, 其出口截面积比入口小,使水在动叶流道内加速,对叶片产生反击力, 推动叶片旋转。 轮冠 进水边 下环 出水边 图7 图8 5.尾水管 由于水轮机出口处水流具有一定的流速,具有一定数量的动能, 特别是反击型水轮机的出口速度很大,低落差水电厂为3~6米/秒, 而高落差时可达 8~12米/秒。这样水轮机出口的动能就相当可观, 如果转轮出口水流直接泄入下游,则这一部分动能就被损失掉。又由 于水轮机转轮一般安装在下游水位以上,这样转轮到下游水位之间的 位能也被损失掉。 尾水管是连接反击式水轮机和下游尾水的一段变断面管道。沿尾 水管全长,横剖面逐渐扩大,使从转轮下泄的水流以最小的能量损失, 逐渐降低流速,将动能与位能转变为压力能,使水流平顺的流到下游。 同时,利用尾水管可收回一部分水轮机出口水流的动能和位能,增加 水轮机的利用水头,提高水轮机的工作效率。 返回 五、其它建筑物 1、通航建筑物 如 : 船闸、 升船机等 2、过木建筑物 3、过鱼建筑物 谢谢! THANK YOU!

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