术语表 · 水能与海洋能
轴流转桨式水轮机(Kaplan)
转轮叶片和导叶均可调节的螺旋桨式反击水轮机,适用于约 2–40 m 的低水头和大流量。
轴流转桨式水轮机由 Viktor Kaplan 于 1913 年发明,是一种外形像船舶螺旋桨的轴流式机组。它最大的特点是双重调节:上游的导叶和转轮叶片本身都能转动。两者协联(即“协联曲线”)让水流角度在很宽的流量和水头范围内都与叶片匹配,从额定流量的约 30% 到 100% 都能保持高效率。
- 水头范围:约 2–40 m,个别达到 70–80 m
- 最高效率:大型机组 92–95%
- 比转速:高,超大流量也能用紧凑的机组;大型河流电站的转轮直径超过 10 m
衍生型式有:
- 定桨式水轮机:叶片固定,便宜,但只在设计流量附近效率高
- 灯泡贯流式水轮机:发电机装在流道内浸没的灯泡体中,是大型低水头河流电站和 La Rance 潮汐坝的标准配置
- 竖井式、S 形和全贯流式:小水电采用的不同发电机布置
多瑙河、莱茵河、哥伦比亚河和马德拉河等大型平原河流上的径流式电站以轴流转桨式为主,潮差发电项目也一样。“鱼类友好”设计减少叶片数、缩小间隙、降低转速,减轻过机鱼类受伤,这是取得许可的一大问题。水头低于约 10 m 时,阿基米德螺旋机组在小水电领域与之竞争。
相关术语
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水电站进水口水面与水轮机出口或尾水之间的垂直高差,与流量一起决定可用功率。
- 混流式水轮机(Francis)
一种固定叶片的反击式水轮机,水流径向进入、轴向流出;安装量最大的设计,适用于约 30–700 m 的中水头。
- 冲击式水轮机(Pelton)
高速射流冲击转轮上双勺形水斗的冲击式水轮机;水头约 250 m 以上时的标准选择。
- 径流式水电
利用河流天然来水、几乎没有水库调节的水电,出力随来水而不是随需求变化。
- 潮差发电
利用高潮与低潮的水位差发电:用潮汐坝或潮汐潟湖拦蓄海水,再经低水头水轮机放出。