技术

技术

类型的涡轮机

马特·戴迪,巴德学院物理学教授,物理项目主任

所有的水力发电系统都可以用一个简单的过程来描述.  当水轮连接在轴上时,水的能量使水轮转动.  这个轴然后在一组磁铁中旋转发电机,在发电机中产生电流, 生产电力.  你可以把水力涡轮机想象成普通风扇的相反过程.  不是电力驱动风扇,而是风扇产生风, 水流驱动风扇,然后风扇产生电力.

许多因素决定了涡轮机的类型适合一个地点.  前两个因素是可用的扬程和流量.  可用扬程是从涡轮到压力管进气的高度.  流速是单位时间内通过一个点的流体体积.  在一起, 可用的扬程和流速可以帮助估计站点能产生多少能量, 正如williamhil娱乐平台在 计算最大功率.  对于每个扬程-流量组合, 在这些条件下,可以选择最优工作的涡轮机.  图1中的图表有助于确定哪种涡轮机最适合您的站点.

图:涡轮操作范围

图显示千瓦

点击这里 为了展开图表.
图1:不同的涡轮机在不同的条件下运行最好,由Current Hydro提供. 通过连接你的移动水的流速(x轴)和你的站点的头(y轴), 这个图表还可以用来估计站点的功率输出.  颜色区域表明类型的涡轮机将工作最好的头部和流动条件.  例如,例如,h = 3m和Q = 1.2立方米/秒落在阿基米德螺旋区域, 横流式的, 卡普兰涡轮机表明这些可能是好的选择.  这些传统的涡轮机, 接下来的三个部分将讨论什么, 一般分为三类:冲动, 反作用和重力涡轮机.

脉冲发电机

脉冲涡轮机通过它的转轮(涡轮轮)在空气中运行,由水的喷射驱动.  这些射流通过限制水流经过的区域来增加水流的速度.  可以把转轮想象成风扇叶片,水射流想象成软管.  当你把水喷在风扇叶片上时,风扇就会开始旋转.  如果你部分盖住了软管的开口,那么水就会以更高的速度从软管中流出, 使风扇转速加快.  安装脉冲涡轮机有许多好处.  这些类型的系统包括Pelton, Turgo, Multi-Jet Pelton和Cross-Flow涡轮机.  一个好处是,它们通常比其他涡轮机更便宜,因为它们不需要太多的精密制造或轴周围需要压力密封.  脉冲涡轮机的主要缺点是一般不适合在低水头的地方使用.  涡轮机的能量来源是水射流产生的动能, 哪个需要更大的头值.

红色涡轮转动

图2:冲力涡轮系统-卡普兰涡轮(维基共享)

 

反应发电机

反作用涡轮机是高效率的,是理想的中等到低水头的地点.  这些类型的涡轮机包括弗朗西斯和卡普兰涡轮机.  这些系统的效率是由更复杂的制造过程引起的,包括更大、更详细的叶片和精心设计的套管.  虽然这种精度确实增加了成本,但额外的费用被高效率所抵消.  在这种情况下,跑步者完全沉浸在流动的水中.  当水通过进水口进入涡轮机时, 导叶引导水,使它以切向速度接近旋翼叶片.  这些转子叶片的角度是精确的,以便有效地接收进来的水, 将其动能转化为叶片的转动能, 然后径向释放水.  在这里, 当水最初撞击转子叶片时, 推动叶片产生一个高压区域.  一旦水失去了它的切向速度, 在下面的叶片背面形成一个低压区域.  这就在叶片的一边和另一边之间产生了压力差, 是什么让跑者像叶片一样旋转.

 

引力涡轮机

重力涡轮是一种利用重力和水通道来旋转转轮的系统.  这与冲力和反作用涡轮机略有不同,因为它不需要特殊的水射流或精密转子叶片制造,以提高效率.  这使得重力涡轮机相对划算.  这些系统是理想的低头地点,只需要一个低转速,以减少危险的鱼通过涡轮机.

重力涡是一种特殊类型的重力涡轮.  水通过通道切向地进入底部中心有出口的圆柱形结构.  当水进入结构,它开始创造一个漩涡,螺旋向出口.  一旦水进入结构的深处,它就会接触到悬浮在结构中的水平涡轮的叶片.  由于水同时对所有的叶片做功,这个轮子一直在旋转.

类似于重力漩涡, 阿基米德螺旋也利用重力来产生旋转运动.  阿基米德:螺丝最初是用来把水从水中输送出来的.  你所要做的就是旋转系统顶部的轴,然后水就会被螺旋吸走,带到系统顶部.  在这种情况下,能量被投入到系统中,以便将水移动到螺旋的顶部.  相反的情况是阿基米德螺旋水轮机.  水进入系统的顶部,重力迫使水向下, 螺杆转动, 因此转动涡轮.

阿基米德螺旋

图5:阿基米德螺丝 (维基共享)

协助坝主及潜在无坝williamhil娱乐站业主评估其williamhil娱乐潜力,设计其系统总体布局, williamhil娱乐平台已经开发了一个 williamhil娱乐决策框架, 以流程图的形式, 这是基于巴德学院微型水电示范项目的经验教训. 决策框架旨在协助有关各方选择微型水电,并着重于项目的技术可行性, 考虑起点(i.e. 现有大坝、无大坝、其他基础设施)、关键决策点和潜在的致命缺陷(如.e. head, 流, 邻近公用设施, 系统的大小), 并最终提出微型水电设计方案. 视觉流程图将帮助选择安装微型水电的利益相关方了解技术可行性和潜在的“致命缺陷”。. 详细描述各种自我评估的步骤和选择, 该工具的指南中还提供了建议和必要的考虑.


标签: 技术
>
友情链接: 1 2