【聚焦】轴流式水轮机优缺点明显技术还需不断进步

2023-01-28 11:57

与反击式水轮机中另一常见的产品混流式水轮机相比，轴流式水轮机具有比转速高、叶片数较少、振动较低、效率较高、可拆卸等优点。

轴流式水轮机，是一种水流由轴向进入转轮，沿其叶片自轴向流出，将水流能量转换为机械能的反击式水轮机。20世纪10年代，轴流式水轮机由欧洲科学家提出，发展至今已有一百余年历史。轴流式水轮机结构较为复杂，主要由转轮、转轮室、主轴、导轴承、蜗壳、导水机构、尾水管等组成。

水轮机是将水流能量转换为机械能的装置，是水电站动力设备之一，可以分为冲击式水轮机与反击式水轮机两大类。反击式水轮机的转轮受水流的反作用力旋转，将水流压能、动能转换为机械能，轴流式水轮机属于反击式水轮机。与反击式水轮机中另一常见的产品混流式水轮机相比，轴流式水轮机具有比转速高、叶片数较少、振动较低、效率较高、可拆卸等优点。

轴流式水轮机主要应用于中低水头（3－80米）、大流量水电站中。按照叶片能否转动来划分，轴流式水轮机又可以分为轴流定桨式水轮机、轴流转桨式水轮机两种。轴流定桨式水轮机的转轮叶片固定，运行过程中不可转动，适应水头相对较窄，工作效率相对较低；轴流转桨式水轮机的转轮叶片可转动，适应水头范围相对更宽，工作效率更高，应用更为广泛。

根据新冀绮笛芯恐行?发布的《2023－2028年中国轴流式水轮机行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，水力发电是一种清洁可再生的能源，是我国以及全球电力系统的重要组成部分。我国大陆地区第一个水电站是云南石龙坝水电站，发展至今，我国水电行业已有百余年历史，现阶段，我国是全球水电装机规模最大的国家。我国水力资源丰富，经过不断开发，目前尚未充分利用的高水头水力资源减少，而可开发的低水头水力资源较多，利好轴流式水轮机行业发展。

我国轴流式水轮机应用起步较早，新中国成立以来，轴流式水轮机制造能力也在快速提升。我国20世纪80年代竣工的葛洲坝水电站，总装机容量为271．5万千瓦，共安装有21台水轮发电机组，其中，单机容量最大的机组采用的是单机功率170．0兆瓦的水轮机，是当时全球最大尺寸的轴流转桨式水轮机，由东方电机制造。

新思界行业分析人士表示，轴流式水轮机正在向大容量、高水头方向发展。但轴流式水轮机也存在一些问题，例如：叶片数量较少、强度较差，难以应用在高水头水电站中；转轮叶片轮缘间隙易发生空蚀破坏，造成性能下降；大容量工况时振动较大等。与混流式水轮机相比，全球各国在轴流式水轮机领域研究深度不足，现有产品在运行过程中易出现问题，未来，行业发展在技术方面还有较大进步空间。

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