灯泡贯流式水电机组的演进及技术特征

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1、灯泡贯流式水电机组的演进及技术特征　　引言　　　　在当前的反击式水轮发电机组中，贯流式水轮发电机组较为常见，并且被广泛应用于低水头大流量水电站。而在贯流式水轮发电机中，有一种将机组发电机组安装在密封的、外形酷似灯泡的壳体中，将水轮机安装于灯泡插口处，这种机组被称为灯泡贯流式机组，其所适用的水头范围较广，工作效率高，因而倍受青睐。　　1灯泡贯流式水电机组概述　　贯流式水轮发电机组的特点，主要在于其引水部件、转轮以及排水部件等，都需要布置于同一条轴线上，水流平直通过，是一种适用于开发利用低水头、大流量水力资源的良好机型。而贯流式机组又包括了各种不同的机型，其中以灯泡贯流式

2、机组最为广泛使用，具有较强的适应性。　　灯泡贯流式机组所采用的是水平布置（见图1），其水轮机并没有蜗壳，土建过程中的开挖量也相对较小。而发电机装置则是设置于灯泡形壳体内，安置在水轮机流道中。机组中采用直锥扩散形的尾水管，因此流道短且平直、对称，具有良好的水流特性，此外还具备转轮效率较高、过流量大、建设周期短、总体投资省等优势。但是该机组也存在一定的缺点，比如单位电量耗水量大、油系统复杂、安装及大修难度大等。　　　　2灯泡贯流式水电机组的发展　　灯泡贯流式机组出现于1936年，因为具有较高的工作效率，且过流量大、建设周期短、投资少，所以倍受青睐。我国的灯泡贯流式机组起步

3、较晚，但是通过积极引进、消化并吸收国外先进技术，尤其是在近十年以来，通过中外合资的方式，为灯泡贯流式机组的开发与研究提供了重要支持。　　在这种情况下，经过多年的研究与发展，国内的相关厂家已经在该水电机组的灯泡机组设计与制造方面，大大提高了能力和水平。有些大型灯泡机组通常由国内的厂家来实行设计与制造，其中只有转轮、叶片此类个别的部件需要通过国外引进，自己生产不仅能够提高国内的灯泡机组制造水准与质量，还可以减低资金，避免不必要的支出，并缩短建设工期，因此，这种机组采购模式非常值得推广。　　目前，我国先后投产了一批30MW,该机组在单机容量方面，位列世界第二。　　近几年我国

4、大型灯泡机组建设工程，大多采用国际合作生产模式，即机组转轮、叶片使用国外引进，其余部件从国内厂家采购。有的机组建设项目受到工期的限制，会将主轴、导水机构、轮毂等分包至国外厂家，从而保证工程的交货工期，同时增加机组单价。而国际合作的生产模式也为国内相关技术的发展与研究带来了便利。　　3灯泡贯流式机组的技术特点　　3.1机组的整体布置　　在灯泡贯流机组中，水轮机通常与发电机使用同一根主轴，以水平的状态来布置，其中转动的部分，则采用两个支点的双悬臂结构，然后在一端设置发电机的导轴承。为了避免转子和主轴连接后，可能产生的挠度问题，可实施以下两种对策：①根据实际测得的变形量，在

5、导轴的承支架与瓦支架之间加垫，使推力轴承能够良好接触；②将连接定子和管型座的法兰面改造为斜面。　　在该机组中，起到重要支撑作用的就是管形座，前端的灯泡头设置，需要依靠来自水平和垂直方向上的辅助支撑。由于灯泡体的结构是薄壳，需要严格测量其应力应变、模态和固有频率，为保持灯泡体处于静、动不同状态下的稳定性提供依据，从而避免其遭受有害振动的影响，带来安全运行隐患。　　通过对管形座的不断研究，如今的管形座结构已经大大改变，其设计由繁到简，制作过程所需要的钢材使用量也减少了，现在的管形座、尾水管的里村中所埋设的部件，已经改为使用锚筋，能够更好地将埋入部件与混凝土牢固结合。此外，

6、为了达到安装和检修要求，还可以在其上游侧，加设发电机竖井，而在下游侧设水轮机竖井，中部竖井只需要通过管形座上的立柱，就可以顺利抵达主轴。　　3.2水轮机的技术特点　　3.2.1转轮叶片加工转轮叶片时，首先需要重视的是需要在外缘侧预留一定的凸台，这么做的作用在于以下方面：①降低转轮室的容积损失，以及桨叶和转轮室之间的流量损失；②改善转轮叶片的背面空蚀问题；③提高叶片端部强度。　　由于转轮叶片通常都需要密封，建议采用多层V形橡胶密封圈来密封，这样能够不拆卸叶片，直接进行密封的更换。　　3.2.2锥形导水机构锥形导水机构的设计与制造技术通常具有较高要求，是灯泡贯流式机组设计

7、制造的重要环节，其基本特点是：①该环节的内外导水环、导叶、控制环等，所采用的结构件的制作通常便于控制，外观好看，且工期较短；②设计导叶密合面时，其立面通常会采用刚性密封，并在密合面上加铺不锈钢；③采用偏心销对导叶立面间隙进行调整；④使用方键联接导叶与导叶臂；⑤通常采用弯曲连杆的方式来保护导叶；⑥使用数控立车来对内外导水环进行加工；⑦设计导水机构时，应当整体吊装的方式为优先。　　3.2.3灯泡体的支承结构灯泡体支承的方式和结构往往有多种，目前大多都采用上下两瓣的固定导叶支承方式，如图2所示。该支承方式是利用水推力与发电机转矩，分别由上下方的两个固定导叶