冲击式水轮机是一种水力原动机,利用特殊的引水机构,引出带有动能的自由射流,冲向转轮斗,使转轮旋转做功,从而完成水能向机械能的转换。 冲击式水轮机适用于高水头、小流量的电站。 它将压力管道中的水经过喷嘴后转化为高速射流,切向冲击转轮,推动转轮旋转,从而带动发电机转子旋转发电。 在冲击式水轮机中,根据工作射流与转轮的相对位置和工艺数量,可分为斩波式水轮机、斜射式水轮机和横流式水轮机。
理论分析证明,当桶节圆处的圆周速度约为射流速度的一半时,效率最高。 当这种水轮机的负荷发生变化时,转轮的进水速度方向不改变。 此外,这种水轮机还用于高水头电站。 扬程变化比较小,转速变化不大,因此效率受负荷变化影响较小,效率曲线比较平坦,最高效率超过91%。
随着水力资源的深入开发,有很多高落差流域需要开发,冲击式水轮机成为首选。 冲击式水轮机具有以下优点:
采用冲击式水轮机发电,输出范围可以从50kW到500MW,可适用于30米到3000米的较大水头范围,特别是高水头范围。 其他类型的水轮机无法应用,无需修建水坝,也无需下游尾水管。 建设成本仅为其他类型水轮发电机组的几分之一,对自然环境的影响也很小。 由于转轮在常压下的转轮室内运行,因此可以省略对压力流道、密封等苛刻要求,广泛应用于高工况且平稳变化是其魅力的又一原因。 由于具有上述优点,冲击式水轮机组的发展主题正受到世界各国的关注。 冲击式水轮机可以充分发挥其结构简单、转轮直径小、效率高的优点,大大减少电站投资、节省二次资源,大型冲击式水轮机研制成功将创造巨大的经济效益。
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