[摘要] 轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。根据转轮转换水流能量方式的不同,水轮机分成两大类:反击式水轮机和冲击式水轮机。接下来我们看看冲击式水轮机的应用。
冲击式水轮机的转轮始终处于大气中,来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已转变成高速自由射流,该射流冲击转轮的部分轮叶,并在轮叶的约束下发生流速大小和方向的改变,从而将其动能大部分传递给轮叶,驱动转轮旋转。在射流冲击轮叶的整个过程中,射流内的压力基本不变,近似为大气压。
冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式、斜击式和双击式三种。
01 水斗式水轮机
水斗式水轮机,亦称切击式水轮机,从喷嘴出来的高速自由射流沿转轮圆周切线方向垂直冲击轮叶。这种水轮机适用于高水头、小流量的水电站,特别是当水头超过400m时,由于结构强度和气蚀等条件的限制,混流式水轮机已不太适用,则常采用水斗式水轮机。大型水斗式水轮机的应用水头约为300~1700m,小型水斗式水轮机的应用水头约为40~250m。目前水斗式水轮机的最高水头已用到1767m(奥地利莱塞克电站),我国天湖水电站的水斗式水轮机设计水头为1022.4m。
02 斜击式水轮机
从喷嘴出来的自由射流沿着与转轮旋转平面成一角度的方向,从转轮的一侧进入轮叶再从另一侧流出轮叶。与水斗式相比,其过流量较大,但效率较低,因此这种水轮机一般多用于中小型水电站,适用水头一般为20~300m。
03 双击式水轮机
从喷嘴出来的射流先后两次冲击在转轮叶片上。这种水轮机结构简单、制作方便,但效率低、转轮叶片强度差,仅适用于单机出力不超过1000kW的小型水电站,其适用水头一般为5~100m。
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