研制四重斜流式转桨水轮机的必要性与可行性

机选型计算中应考虑站址处重力加速度值变化（尤其是大、巨型水电厂），水轮机出力公式为： 
　　N= gbQHη (kw) 
　　式中 N-----水轮机出力（kw）；gb -----水电厂房处重力加速度值(m/s2)；Q-----水轮机过机流量（m3/s）；η-----水轮机总效率
　　J.J.图马研究员曾给出g值的算法，我们自己也可根据地球自转对重力的影响(主要是纬度和海拔高程)推出下式：
　　gф=9.78049(1＋0.0052884sin2ф－0.0000059sin22ф) 
　　gb=gф－0.00000286Δ(Δ≤4000米，吻合我国大西南水电基地)
　　式中 ф----厂房处纬度；Δ----所设计水力发电厂水轮机安装高程
　　3、变“尾水洞”为“管”“洞”结合
　　我国立式反击型水轮机泄水部件多采用4H与4C型标准尾水管，与其说是尾水管，倒不如说是“尾水洞”，因为它系钢筋混凝土浇筑而成，与大地结合紧密，只不过其直锥段用钢板衬护（H大于200米时要求弯肘段也用钢板衬护），一旦形成就不能移动与搬移了，我们能看到的只是一个“洞”而已。若转轮需要检修，就只好把转动部分撑起，从发电机顶部零部件、卡环、推力头、推力瓦、上机架、转子、下机架自上而下按次序拆卸，而后在过水流道已排干积水时卸开水轮机顶盖，才能吊出转轮。如果发电机部分毫无问题，这个检修转轮的程序就太过劳神费力了。若对尾水管直锥段管壁加厚，四周预留空间，弯肘段及水平扩散段仍采用钢筋混凝土浇捣。同时加厚的直锥段分瓣制造，螺栓把合成整体，并与底环及肘管里衬螺栓连接，即所谓“管”“洞”结合。当仅对转轮检修时，只需关闭进、尾水管闸门，并排干过水流道积水，卸下尾水管直锥段，再卸下转轮，由预留的检修廊道送入检修场。这对于加快水轮机检修进程有较大意义，并且此时不需同步检修的发电机可作调相运行，补充电力系统无功功率。
　　4、水轮机附属装置的改进
　　4.1 紧急真空破坏阀 其作用是甩负荷时减小下游尾水返冲力和抬机高度，有强迫式与自吸式两种，但存在原理性缺陷:强迫式真空破坏阀由调速环下斜块速压而动作，阀之出气位置处顶盖下转轮室四周压力较高区，不易向转轮室内进气；自吸式真空破坏阀动作时已形成大真空度，加之水击波在t＝（2×25～2×50）／1000＝0.05～0.1秒后返回，入气位置虽佳仍进气极少，属“亡羊补牢”之法；两段关闭导水叶法只能略微减轻而不能消除转轮室-尾水管段水击，对解决大Kz值的机组抬机几乎无效。故应采用自动阀门控制压缩空气在甩负荷时不延时立即补入，使补气量约等于由于导水叶关闭造成的水流量减少值，详见文献[4]，用可编程控制器PLC实施PID控制效果更佳，见文献[5]。
　　4.2 十字架补气与短管补气 它们的作用是防止尾水管压力脉动与空腔气蚀，但要尽量减少补气管对转轮出水的阻碍，为此，宜把补气管的横断面由圆形改为扁状，扁面与轴面流向相切，这样对水流轴向流动阻碍很小，而对尾水管水流旋转运动阻碍很大，将更有效地起着破坏涡带的作用。

参考文献  
[1]国内水电站主要数据汇编.1987年,南宁  
[2]湖南省水利水电厅.中小水电站技术数据手册.1996年（再加入大站.新站）  
[3]程良骏.水轮机(M).机械工业出版社,1981年  
[4]朱文杰.水轮机防抬措施探讨.水利水电技术.水利电力出版社,1994.9  
[5]朱文杰.用PLC根治水力机组甩负荷抬机．中国水利水电市场（ISSN 1684-4696）,2005.6 

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