水力發(fā)電站基本原理與類型

水力發(fā)電站基本原理與類型水電站在水力發(fā)電的過程中，為了實現(xiàn)電能的連續(xù)產(chǎn)生需要修建一系列水工建筑物，也就是水電站。包括：進水、引水、廠房、排水等。水電站是水、機、電的綜合體。一、水力發(fā)電的概念水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機產(chǎn)生電力，也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機械能，再以機械能推動發(fā)電機，而得到電力?？茖W家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機械物理等，精心搭配以達到最高的發(fā)電量，供人們使用廉價又無污染的電力。水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機產(chǎn)生電力，也就是利用水

水力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程天然水能可利用水能旋轉(zhuǎn)機械能電能建筑物和設備水輪機發(fā)電機水利系統(tǒng)機電系統(tǒng)壩后式水電站水力發(fā)電站按組成建筑物特征的主要類型壩式、河床式、引水式電站壩后式水電站水力發(fā)電站按組成建筑物特征的主要類型引水式水電站水力發(fā)電站按組成建筑物特征的主要類型引水式水電站水力發(fā)電站按組成建筑物特征的主要類型混合式水電站水力發(fā)電站按組成建筑物特征的主要類型水輪發(fā)電機組水輪輪發(fā)發(fā)電電機機組組水輪輪機機是是將將水能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變?yōu)闉樾D(zhuǎn)轉(zhuǎn)機機械械能能，從從而而帶帶動動發(fā)發(fā)電電機機發(fā)發(fā)出出電電能能的的一一種種機機械械。。水輪輪機機與與發(fā)發(fā)電電機機聯(lián)聯(lián)接接成成的的整整體體稱稱為為水輪輪發(fā)發(fā)電電機機組組?；A尾水管泄水錐輪葉轉(zhuǎn)輪體轉(zhuǎn)輪室底環(huán)蝸殼座環(huán)導葉支持蓋頂蓋導葉操作機構(gòu)受油器永磁機上機架上擋風板定子轉(zhuǎn)子下?lián)躏L板推力軸承下風罩推力支架柱段推力支架錐段空冷器水輪輪發(fā)發(fā)電電機機組組水輪輪機機水流能量轉(zhuǎn)換特征反擊式?jīng)_擊式水輪機的主要分類混流式軸流式斜流式貫流式?jīng)_擊式反擊式軸流定漿式軸流轉(zhuǎn)漿式水斗式雙擊式斜擊式全貫流式半貫流式燈泡式軸伸式豎井式利用用水水流流的的勢勢能能和和動動能能進進行行工工作作；；轉(zhuǎn)輪輪完完全全淹淹沒沒在在密密閉閉的的水水體體中中。。水輪機利用用水水流流的的動動能能進進行行工工作作；；轉(zhuǎn)輪輪露露在在空空氣氣中中。。水輪機的主要分類反擊擊式式：：水流流方方向向和和流流速速大大小小受受葉葉片片約約束束而而改改變變,從而而對對葉葉片片一一個個反反作作用用力力反擊擊式式水水輪輪機機混流流式式水水輪輪機機水流流從從四四周周沿沿徑徑向向進進入入轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪輪，，然然后后近近似似以以軸軸向向流流出出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪輪。。應用用水水頭頭范范圍圍較較廣廣，，約約為為20~700m，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單、、運運行行穩(wěn)穩(wěn)定定且且效效率率高高，，是是應應用用最最廣廣泛泛的的一一種種水水輪輪機機。。1—主軸；2—葉片；3—導葉

反擊擊式式水水輪輪機機混流流式式：：幅向向進進流流，，軸軸向向出出流流1－主主軸軸；；2－葉葉片片；；3－導導葉葉；；4－蝸蝸殼殼；；5－尾尾水水管管12345反擊擊式式水水輪輪機機軸流式水水輪機水流在導導葉與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪之間間由徑向向流動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S軸向流動動，而在在轉(zhuǎn)輪區(qū)區(qū)內(nèi)水流流保持軸軸向流動動。應用水頭頭約為3~80m，在中低低水頭、、大流量量水電站站中得到到了廣泛泛應用。。1—導葉；2—葉片；3—輪轂

反擊式水水輪機軸流式：：軸向進流流，軸向向出流1－導葉；；2－葉片；；3－輪轂4－蝸殼；；5－尾水管管123445反擊式水水輪機斜流式水水輪機水流在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)內(nèi)沿著與與主軸成成某一角角度的方方向流動動，其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪葉片片大多做做成可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的形式式。適用水頭頭在軸流流式與混混流式水水輪機之之間，約約為40~200m。1—蝸殼；2—導葉；3—轉(zhuǎn)輪葉片；4—尾水管反擊式水水輪機斜流式：：斜向進流流，斜向向出流12341－蝸殼；；2－導葉；；3－葉片；；4－尾水管管可轉(zhuǎn)動葉葉片反擊式水水輪機貫流式水水輪機一種流道道近似為為直筒狀狀的臥軸軸式水輪輪機，它它不設引引水蝸殼殼，葉片片可做成成固定的的和可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的兩兩種。貫流式水水輪機的的適用水水頭為1~25m，適用于于低水頭頭、大流流量的水水電站。。根據(jù)其發(fā)發(fā)電裝置置形式的的不同，，分為全全貫流式式和半貫貫流式兩兩類。反擊式水水輪機1—轉(zhuǎn)輪葉片片；2—轉(zhuǎn)輪輪緣緣；3—發(fā)電機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子輪輞輞；4—發(fā)電機定定子；5、6—支柱；7—軸頸；8—輪轂；9—錐形插入入物；10—拉緊桿；；11—導葉；12—推力軸承承；13—導軸承反擊式水水輪機全貫流式式水輪機機全貫流式式水輪機機的發(fā)電電機轉(zhuǎn)子子直接安安裝在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪葉片片的外緣緣，它的的優(yōu)點是是流道平平直、過過流量大大、效率率高。但但由于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪葉片片外緣的的線速度度大、周周線長，，因而旋旋轉(zhuǎn)密封封困難，，目前已已很少使使用。半貫流式式水輪機機半貫流式式水輪機機有軸伸伸式、豎豎井式和和燈泡式式等裝置置形式。。軸伸式和和豎井式式結(jié)構(gòu)簡簡單、維維護方便便，但效效率較低低，一般般只用于于小型水水電站。。燈泡貫流流式水輪輪機，其其結(jié)構(gòu)緊緊湊、穩(wěn)穩(wěn)定性好好、效率率較高，，使用用廣泛。。反擊式水水輪機軸伸貫流式水輪發(fā)電機組1—轉(zhuǎn)輪；2—水輪機主主軸；3—尾水管；；4—齒輪轉(zhuǎn)動動機構(gòu)；；5—發(fā)電機反擊式水水輪機豎井貫流式水輪發(fā)電機組反擊式水水輪機發(fā)電機組組安裝在在密閉的的燈泡體體1－導葉；；2－轉(zhuǎn)輪；；3－發(fā)電機機；4－燈泡123412反擊式水水輪機燈泡貫流式水輪發(fā)電機組沖擊式水水輪機水斗式水輪機水流由噴噴嘴噴射射出來沿沿著轉(zhuǎn)輪輪圓周的的切線方方向沖擊擊在斗葉葉上做功功沖擊式水水輪機斜擊式水輪機水流由噴噴嘴噴射射出來沿沿著與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)平面成成某一角角度進入入葉片，，適用于于高水頭頭，中小小型的水水電站沖擊式水水輪機雙擊式水輪機水流從噴噴嘴流出出后，從從轉(zhuǎn)輪外外周通過過徑向葉葉片進入入轉(zhuǎn)輪中中心，進進行第一一次能量量交換，，再從轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪中心心通過徑徑向葉片片流出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪，完完成第二二次能量量交換。。適用水水頭范圍圍10~150m，結(jié)構(gòu)簡簡單、效效率低，，出力較較小，應應用不多多。小結(jié)：水輪機類類型及應應用水頭頭范圍水輪輪發(fā)發(fā)電電機機推力軸承承位于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上方方的發(fā)電電機，它它適用于于轉(zhuǎn)速在在100r/min以上。其其優(yōu)點是是推力軸軸承損耗耗小，裝裝配方便便，運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)較穩(wěn)定定；缺點點是機組組高度較較大，耗耗費鋼材材多。水輪發(fā)電電機按布布置方式式主要有有立式與與臥式兩兩大類，，其中立立式水輪輪發(fā)電機機又分為為懸掛式與傘式發(fā)電機。。1、懸掛式式發(fā)電機機:懸掛式發(fā)電機上下支撐下導與風閘下導軸承定子外殼2、傘式發(fā)電電機推力軸承承位于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子下方方，設在在下機架架上傳力方式式：機組組轉(zhuǎn)動部部分重量→推力頭→鏡板→推力軸瓦→下機架→機座→基礎上機架：：只支撐撐上導軸軸承和勵勵磁機定定子。類型：1.普通傘式式：有有上、下下導軸承承2.半傘式:有上導軸軸承，無無下導軸軸承3.全傘式:無上導軸軸承，有有下導軸軸承(1)普普通傘傘式有上、下下導軸承承(2)半半傘式式有上導，，無下導導。發(fā)電機通通常將上上機架埋埋入發(fā)電電機層地地板以下下。(3)全全傘式式無上導，，有下導導。轉(zhuǎn)動部分分重量→推力軸承承支撐結(jié)結(jié)構(gòu)→頂蓋→座環(huán)二、水電電站的基基本類型型按調(diào)節(jié)能能力分成成：無調(diào)節(jié)水水電站、、有調(diào)節(jié)節(jié)水電站站按水電站站的組成成建筑物物及特征征分為：：壩式、河河床式、、引水式式電站(一)、壩式水水電站用壩集中中水頭的的水電站站稱為壩壩式水電電站其特點有有：水頭取決決于壩高高。引用流量量較大，，電站的的規(guī)模也也大，水水能利用用較充分分，綜合合利用效效益高。。投資大，，工期長長。適用：河河道坡降降較緩，，流量較較大，并并有筑壩壩建庫的的條件。。二、水電電站的基基本類型型壩后廠房萬家寨壩壩后式水水電站向家壩水水電站三峽水電電站(二)、河床式式電站一般修建建在河道道中下游游河道縱縱坡平緩緩的河段段上，為為避免大大量淹沒沒，建低低壩或閘閘。適用水頭頭：大中中型：25米以下，，小型：：8~10米以下。。廠房和擋擋水壩并并排建在在河床中中，共同同擋水，，故廠房房也有抗抗滑穩(wěn)定定問題；；廠房高度度取決于于水頭的的高低。。引用流量量大、水水頭低。。二、水電電站的基基本類型型河床式電電站河床式電電站河床廠房房富春江河河床式電電站泄洪閘葛州壩水水電站河床廠房河床廠房開關站船閘泄洪閘(三)、引水式式水電站站用引水道道集中水水頭的電電站稱為為引水式式水電站站特點：水頭相對對較高，，目前最最大水頭頭已達2000米以上。。引用流量量較小，，沒有水水庫調(diào)節(jié)節(jié)徑流，，水量利利用率較較低，綜綜合利用用價值較較差。電站庫容容很小，，基本無無水庫淹淹沒損失失，工程程量較小小，單位位造價較較低。適用條件件：適合合河道坡坡降較陡陡，流量量較小的的山區(qū)性性河段。。二、水電電站的基基本類型型類型：1.無壓引水水電站引水建筑筑物是無無壓的:渠道或無無壓隧洞洞主要建筑筑物：低壩，進進水口，，沉沙池池，引水水渠(洞)，日調(diào)節(jié)節(jié)池，壓壓力前池池，壓力力水管，，廠房，，尾水渠渠。(三)、引水式式水電站站二、水電電站的基基本類型型無壓引水水式水電電站1-壩;2-進水口;3-沉沙池;4-引水渠道道;5日調(diào)節(jié)池池;6-壓力前池池;

7-壓力管道道;8-廠房;9-尾水渠;10-配電所;10-泄水道2.有壓引水水式電站站引水建筑筑物是有有壓的：：壓力隧洞洞(pressuretunnel)主要建筑筑物：低低壩，有有壓隧洞洞，調(diào)壓壓室，壓壓力水管管，廠房房，尾水水渠。(三)、引水式式水電站站二、水電電站的基基本類型型有壓引水水式水電電站石龍壩有壓引引水式水水電站云南昆明明石龍壩壩水電站站是我國國大陸的的第一座座水電站站，其裝裝機容量量僅為1440kW，1910年7月開工建建設，1912年4月發(fā)電。。抽水蓄能能：系統(tǒng)負負荷低時時，利用用系統(tǒng)多多余的電電能帶動動泵站機機組將下下庫的水水抽到上上庫(電動機+水泵)，以水水的勢能能形式貯貯存起來來；放水發(fā)電電：系統(tǒng)負負荷高時時，將上上庫的水水放下來來推動水水輪發(fā)電電機組(水輪機+發(fā)電機)發(fā)電，以以補充系系統(tǒng)中電電能的不不足。(四)、抽水蓄蓄能電站站二、水電電站的基基本類型型抽水蓄能能電站示示意圖抽水蓄能電站站潮汐：潮汐現(xiàn)象象是海水水因受日日月引力力而產(chǎn)生生的周期期性升降降運動，，即海水水的潮漲漲潮落。。潮汐發(fā)電電原理：：利用潮水水漲、落落產(chǎn)生的的水位差差所具有有勢能來來發(fā)電的的，也就就是把海海水漲、、落潮的的能量變變?yōu)闄C械械能，再再把機械械能轉(zhuǎn)變變?yōu)殡娔苣埽òl(fā)電電）的過過程。(五)、潮汐電電站二、水電電站的基基本類型型潮汐發(fā)電電原理潮汐電站站三、水力發(fā)電電特點水能的自自然資源源優(yōu)勢（（水量儲儲備豐富富）水資