26、小型水力发电系统技术与设计解析

小型水力发电系统技术与设计解析

1. 小型水力发电系统的涡轮类型

在小型水力发电系统中，涡轮机的主要作用是将水的压力转化为机械能。主要有两种类型的水轮机：冲击式水轮机和反击式水轮机。选址处的水头和水流量决定了涡轮机的类型选择，同时，效率和成本也是涡轮机选择的另外两个重要因素。具体分类如下：

1.1 冲击式水轮机

冲击式水轮机的基本工作原理是利用水流的动量获取能量，而非水的重量。通过冲击式水轮机，水的动能被用来驱动转轮，并将水排至大气压力。冲击式水轮机的转轮在空气中运行，由一股水流推动。它适用于高水头、低流量的场所。常见的冲击式水轮机有以下三种：
- 水斗式水轮机（Pelton Turbine） ：水斗式水轮机有一个带有一系列分裂水斗的转轮，水斗环绕在转轮边缘。高压水流以切线方向射向转轮，撞击每个水斗并分裂成两半，然后每一半水流转向并几乎偏转 180°。水斗式水轮机适用于水头较大（通常超过 250 米）的系统。
- 双击式水轮机（Cross - Flow Turbine） ：这种水轮机由一个鼓状的转轮组成，转轮两端各有一个实心圆盘，两个圆盘由槽形板连接。水流通过弯曲叶片进入转轮顶部，允许水第二次通过叶片，最终从转轮另一侧流出。由于叶片的形状，水流在每次通过转轮周边时传递动量，最后以极小的剩余能量流出。双击式水轮机适用于水头在 5 到 200 米之间的场所，与其他类型的水轮机相比，其效率较低。
- 斜击式水轮机（Turgo Turbine） ：斜击式水轮机与水斗式水轮机类似，但水斗形状和设计不同。水流以约 20°的典型角度撞击转轮平面，从