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小水电机组

2020-04-09 21:02

中国小型轴流式和混流式转轮性能表

单机容量在10 MW以下的水轮发电机组。单机容量在500 kW以上的立式机组,其结构与同类大中型机组相似(参见水轮机、水轮发电机)。单机容量在500 kW以下的卧式机组,结构有所简化,如水轮机导水机构装置简单,且大多可用手动操作。

图1 10 MW以下轴流式和混流式水轮机选型表

小型水轮机型谱

将水轮机的系列、转轮型号和主要参数进行统一的规划,以作为水轮机系列化、通用化、标准化的基础。它既是产品选型、品种发展和新产品研制的重要依据,又是一项重要的技术标准。型谱能以较少的合理的品种数满足较多需要,使设计工作和制造工艺尽量简化,有利于组织批量生产,保证质量,降低造价,缩短工期和方便用户。中国小型水轮机型谱于1965年第1次颁布,1978年及1992年进行了修改和补充。中国小型水轮机型谱包括轴流式[轴流定桨(ZD)和轴流转桨(ZZ)]和混流式(HL),其转轮性能参数见表。

小型水轮机标准化

中国在1978年开始对小型水轮机进行统一设计,初步实现图纸统一化、零部件标准化和通用化。统一设计综合了已有产品的长处,并采用了新开发的性能较优的转轮,使产品的设计效率有所提高。同时增加了零部件中标准件和通用件的比重,给生产、使用和维修带来许多方便。1992年不少国内厂所研制的性能优秀的转轮入谱,标志着中国小水电设备的技术达到了较高水平。图1为10 MW以下轴流式和混流式水轮机选型表,共包括19个转轮系列、119个品种,适用范围:水头3~450 m;流量0.26~85 m3/s。

小型水轮发电机

中国与小型水轮机配套的小型发电机共有2个系列(SF、SFW)、16种机座号、280多个品种,容量范围为5~10 000 kW。SF和SFW分别表示主轴为立式和卧式结构型式的机组。立式机组的容量5~10 000 kW。卧式机组的容量一般在5 000 kW以下。小型发电机有低压400 V和高压6 300 V两种电压等级,单机容量500 kW以下一般为400 V低压机组。SF和SFW系列发电机,已进行全国统一设计。

小水电机组配套设备

小水电机组配套设备包括调速器、励磁装置、控制保护屏、开关柜、自动化元件和阀门等,中国已制定了系列标准和质量分等规定,便于设计人员选用和用户订购。500 kW以下的低压机组也有采用电手动操作器或简易液压执行机构来代替结构复杂的自动调速器的,以降低造价。电手动操作器或简易液压执行机构与微型计算机控制器配合,可完成机组自动控制,实现电站少人或无人值班。

微型整装机组

单机在100 kW以下,且水轮机、发电机及进水阀在制造厂内组装成一体的机组。微型整装机组的特点,是结构简单,基本取消了制造较复杂的导水机构,也有用异步发电机代替同步发电机的。微型整装机组性能可靠,使用方便,价格低廉,可适应边远山区利用当地水力资源,向居住分散的农户提供生活用电的需要,在中国南方各地应用甚广。常用的微型整装机组有混流式、轴流定桨式、贯流式和斜击式等系列共数十种产品。水头适用范围1.3~100 m。

电子负荷控制器

可代替微型机组常规调速器的电子设备。当负荷突然减少时,电子负荷控制器可自动地将机组的多余出力转移到一个能平衡负荷作用的电阻器上,使总功率保持不变,便于运行管理,提高供电质量。若与不同形式的蓄能或蓄热装置相结合,可为居民烧饭炒菜、使用热水和家用电器提供服务,适用于边远地区孤立运行的径流式水电站。

电子负荷控制器于20世纪70年代研制成功,英国、法国、瑞士和新西兰等国均有生产,并应用于微型水电站的自动化控制。中国于1982年9月首次从英国引进一套设备在浙江省进行了现场试验,效果良好。现在国内已有多个厂家组织生产,产品也销往国外市场。

小水电机组发展趋势

世界上许多国家十分重视小水电机组设备的标准化工作,以降低机组造价为主要目标。单机为数百千瓦以下的小机组,特别是微型机组,朝着结构简单、组装方便、性能可靠和易于移动的方向发展,见图2。低水头小水电站广泛采用轴伸贯流式机组,见图3。这种机组结构紧凑,流道通畅,土建工程量较小,效率较高。此外,双击式机组机构较简单,制造较容易,适用水头范围较广,平均效率高,已受到研究单位和制造厂的重视。

图2 可移式微型水电站示意图

图3 轴伸贯流式机组布置示意图

在小型发电机方面,世界上广泛使用异步发电机,以省去励磁设备和简化同期装置,使控制和运行更为简单。对低转速机组,采用增速机构提高发电机转速,以减小发电机尺寸,降低成本。在机组操作运行方面,较重视采用自动化和远动化技术,实现无人或少人值班。

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