孫鵬

摘 要：液力透平技術(shù)是將液體流體工質(zhì)中殘余的壓力能和動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種技術(shù)，目前液力透平技術(shù)在水電站的生產(chǎn)和建設(shè)中利用率相對較低。在很大程度上增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)效益，制約著企業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：液力透平；效益；使用前景

中圖分類號：F426.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）17-0131-01

1 液力透平裝置概念及工作原理

液力透平是一種能量回收裝置。透平是將流體工質(zhì)中蘊有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)器，又稱渦輪機(jī)。透平的工作條件和所用工質(zhì)不同，所以它的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一個旋轉(zhuǎn)元件，流體所具有的能量在流動中，經(jīng)過噴管時轉(zhuǎn)換成動能，流過葉輪時流體沖擊葉片，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動其他機(jī)械，輸出機(jī)械功。透平機(jī)械的工質(zhì)可以是液體、蒸汽、燃?xì)?、空氣和其他氣體或混合氣體。以液體為工質(zhì)的透平稱為液力透平。液力透平裝置是回收剩余能量的。不受介質(zhì)種類的限制，可以根據(jù)現(xiàn)場實際進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)不同工況設(shè)計出符合現(xiàn)場需要的裝置。

做為一個節(jié)能的裝置，液力透平是近幾年才興起來的。在使用上，常常以反轉(zhuǎn)離心泵作液力透平，這樣更經(jīng)濟(jì)。

2 水電廠應(yīng)用液力透平技術(shù)的必要性

在科技競爭日益劇烈的今天，制約企業(yè)發(fā)展最重要的一個因素就是技術(shù)水平的高低。就水電站而言，企業(yè)效益的高低取決于于以下幾個方面：一個是水能利用率的高低，也是最重要的一個方面，二是成本節(jié)約，在搶發(fā)電量的同時最大化的優(yōu)化資源的配置。因此對水電廠而言，要想企業(yè)獲得更大的利潤，除了合理利用水資源，增加發(fā)電量之外，還有一個更加重要的因素就是節(jié)能，優(yōu)化人力、資源配置。在增加發(fā)電量的前提下減少支出，增加企業(yè)收入。

目前水電站內(nèi)部消耗電能最多的一部分是用電，而在廠用電中，技術(shù)供水的耗電率最高。當(dāng)前對于技術(shù)供水方式的設(shè)計，一般有自流供水方式、水泵供水方式、混合供水方式等幾類。

以苗家壩水電站機(jī)組技術(shù)供水為例，機(jī)組技術(shù)供水采用循環(huán)水泵冷卻供水和蝸殼取水自流供水。電站汛期時，以循環(huán)水泵供水為主供水方式，蝸殼取水自流供水作為備用。機(jī)組循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)由循環(huán)水池、循環(huán)水冷卻器、水泵、循環(huán)水池補(bǔ)水電動閥門、循環(huán)冷卻供水電動閥門及控制系統(tǒng)組成。苗家壩水電站循環(huán)水泵采用單級單吸式強(qiáng)自吸臥式離心泵，設(shè)有5臺立式離心泵，3臺工作水泵，每臺水泵供水量滿足一臺機(jī)組所需冷卻水量，2臺備用水泵。每臺水泵額定功率為160kW。

苗家壩水電站單機(jī)設(shè)計流量為111.14m3/s，汛期入庫流量大于330m3/s，因此基于利益提升的考慮，可以引入透平技術(shù)。

3 液力透平技術(shù)的實際應(yīng)用及效益

苗家壩水電站廠用取自發(fā)電機(jī)所發(fā)電量，屬于自給自足模式，生產(chǎn)的一部分電能將通過廠用系統(tǒng)直接供給循環(huán)水泵。普通電機(jī)供給水泵能量過程以及能量轉(zhuǎn)換計算為：

普通電機(jī)供給能量過程：勢能→動能（水輪機(jī)）→電能（發(fā)電機(jī)）→電能量傳遞→動能（電機(jī)）→直接供給使用水泵

Q=E水頭×0.98水輪機(jī)效率×0.9電機(jī)效率×η電能輸送效率=0.872ηE水頭

相對于普通電機(jī)來說液力透平裝置能量轉(zhuǎn)換過程為：

液力透平裝置能量轉(zhuǎn)換過程：勢能→動能→直接供給使用水泵

Q=E水頭×0.8透平效率=0.8E水頭

從以上能量轉(zhuǎn)換過程我們不難發(fā)現(xiàn)使用液力透平技術(shù)可以減少能量轉(zhuǎn)換過程從而減少能量在傳遞過程中的損失。同時依據(jù)電能輸送原理可知，η在實際過程中會小于1，按照η=0.9計算，電機(jī)對水頭的有效利用率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液力透平對水頭的利用率。

苗家壩水電站技術(shù)供水的設(shè)計壓力值為0.2-0.6MPa，通過液力透平計算可以知道：

P=P額定水頭壓力×0.8透平效率×0.7水泵效率=0.56P額定水頭壓力

按照運行規(guī)程我們可以知道額定壓力P=0.918MPa，通過液力透平技術(shù)的水壓完全滿足機(jī)組技術(shù)供水要求。

4 液力透平的自身優(yōu)勢

相對于自流供水，液力透平具有以下幾點優(yōu)勢

（1）對設(shè)備損壞速度慢。液力透平完全使用循環(huán)水池內(nèi)部的水，更利于機(jī)組安全可靠運行。（2）節(jié)省成本，采用液力透平技術(shù)可完全取代其他供水方式，設(shè)備集中且相對于混合供水方式減少了大量設(shè)備資金的投入，同時降低了檢修量，更利于企業(yè)的利潤提升。

5 針對苗家壩水電站的具體實際，使用液力透平裝置可行性

5.1 汛期富裕的水資源

水資源具有多種用途，具有可調(diào)節(jié)性。苗家壩水電站位于白龍江中上游，在進(jìn)入汛期之后降水量豐富。而苗家壩水電站大壩設(shè)計庫容為2.56億立方米，而三臺機(jī)所需流量為334m3/s，調(diào)節(jié)能力比較弱。不能做到對水資源的合理利用。

5.2 高壓水資源

苗家壩水電站采用混凝土面板堆石壩，壩高111米，額定水頭為90米。所以富裕水資源在排泄時有足夠的勢能能夠轉(zhuǎn)化為動能。

6 結(jié)語

綜上所述，液力透平技術(shù)的應(yīng)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和回收效用，具備很高的市場和潛力，且規(guī)格越大的液力透平使用空間也越大。隨著液力透平技術(shù)逐漸被大眾所熟知，同時借助它自身系統(tǒng)操作簡單靈活、機(jī)組運行可靠安全等特點，其前景大好，將會在眾多行業(yè)得以實踐和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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