重要的一点
流体动力的发电机:
水力涡轮机提供了一种清洁的可再生能源，可以大大减少离网地点的碳足迹，特别是当它们依赖于风力或陆地运输的柴油燃料时。许多偏远社区没有接入电网，被迫使用柴油发电机发电。
大部分柴油需要进口并长期储存，尤其是在冬季。它很贵。通过可再生能源设备减少这类柴油发电机的运行时间，不仅可以节省大量资金，还可以减少二氧化碳排放，最大限度地减少泄漏对环境的破坏，并创造额外的产能和就业机会。
水力涡轮机为微电网提供基载动力。系统的可移植性消除了对昂贵基础设施的需求。水力涡轮机是为发电而设计的。
涡轮机将被放置在水下，以固定、浮动、锚定或牵引的形式，在有效水流流动的任何位置，最好最小速度约为0.25米/秒。
水力涡轮机基础知识:
水力涡轮机是一类可再生能源设备，提供了获得自来水能量的方法，而不需要传统的水力发电设施，如大坝和闸门。水动力技术是为安装在自然溪流，如河流，洋流，潮汐河口，以及一些人造水道和运河而开发的。
在海洋能源结构中，水动力涡轮机可以布置在多单元阵列中，可以从潮汐和洋流中提取能量，就像风力发电场一样。努力开发新的可再生能源产业和市场，利用潜在的可再生能源资源，包括低顶水力发电和水流和波浪水力发电。
然而，这种能力的一小部分已经在世界范围内使用或开发。低水头水力发电被定义为在相对低压水头(最高30米)上循环永久水量的发电设备。
更准确地说，水力涡轮机属于“零头”类，能量从水流的动能转移，如风力涡轮机，而不是下落的水的势能。水动力系统可用于河流或自由流动的溪流。
在一定条件下，如河流、灌溉渠、低空大坝、测堰等水工建筑，为安装水轮机提供了场景。这些涡轮机可以安装在有适当的流量、速度和流量可靠性条件的运河沿线。
在以前未被发现的地区，如长而平坦的河流或运河段，传统水轮机不存在可用势能的形式，水力涡轮机允许新的应用和新的潜力。通过提取这些形式的能量，水动能发电避免了传统水力发电机组面临的许多挑战，包括高昂的土木工程成本和所需的潜在能源开销。
水力涡轮机是最古老的水力发电系统之一;然而，这些系统的发展可以分为几个阶段，从水车概念到最近的现代化试点工厂和实验。今天，随着河流、潮汐和波浪发电系统的许多水动力设计，技术进步不断增加。
流动水中的水力涡轮机?
水力涡轮机利用流动水的动能。这是一个发展中的领域。鉴于此，这些创新公司正在开发这一领域的新技术!!Cézanne涡轮机是轴向HT，直径18米，安装在斯特兰福德(爱尔兰)，额定功率为1.2兆瓦，功率输出为6000兆瓦/年。
绿色动力涡轮是轴向HT，直径5米，功率35千瓦，功率系数在0.38至0.44之间;在纽约东河安装了6台高温发电机组，产生70兆瓦时的电力。HT也可以用于离网灌溉泵，例如哥伦比亚Nieva的轴向HT，直径为1米，功率为1.1千瓦，类似于螺旋泵。另一个例子是Darius涡轮机，直径3米，10.9千瓦，安装在罗莎运河(美国)。
一般的讨论:
安装高温高压装置可能会对环境产生轻微影响，例如妨碍航行和捕鱼;涡轮部件、噪音和振动会影响河流的栖息地，尽管高温加热导致的鱼类死亡率通常很低，因为鱼类倾向于避免高温加热。
虽然结构要求最低，但空化和每千瓦的高安装成本仍然是一个开放的研究课题。由于HT技术尚处于起步阶段，不同装置的成本差异很大。
例如，相对于700美元/千瓦的类似风力涡轮机，500千瓦HT的成本估计在950-1150美元/千瓦之间。美国能源部定义了一级能源成本(LCOE)计算方法，以便在HEC技术之间进行比较，范围在25至80美分/千瓦时之间。
水力涡轮机的工作情况:
HK涡轮机的设计相对简单，不需要蓄水池或溢洪道。初步测试表明，不利的环境影响是最小的，这些设计的简单性导致低成本的安装和维护。
因此，这种简单性使得这些系统在农村或偏远地区很有价值。在下图中，可以看到水轮机的流动情况。
水力涡轮机可用于发电系统的两种主要方案是潮流和河流。洋流是另一种潜在的海洋能源，其流动是单向的，而不是双向的潮汐变化。
此外，其他资源包括灌溉渠、人造运河和工业废水。虽然所有的水动力装置的工作原理相同的能量转换，无论其应用领域，一些差异存在于他们的设计和操作特点。
水力涡轮机的设计:
本设计包括以下内容:
# 1。大小
为了达到经济效益，潮汐流涡轮机可以设计成几兆瓦的更大容量。另一方面，河流涡轮机被认为在几千瓦到几百千瓦的范围内。
# 2。方向性
河流的流动是单向的，这就消除了转子打哈欠的需要。但在潮汐流中，如果存在偏航/俯仰机制，涡轮机可以在洪水和涨潮期间运行。
# 3。放置
根据运河的横截面，潮汐或河流涡轮机只能安装在漂浮结构上，如海底/河岸或其他结构。这是由于技术手段和发电能力以及非技术捕鱼、航运和休闲划船的限制。
# 4。操作
操作的评估形式如下:
4.1.自然流
河流流动的特征与潮流有很大的不同。河流流量有很大的随机变化，从季节性到每日，潮流受其周期性波动的影响，从每日到半日。
4.2.水的密度
海水的密度比淡水的密度高。这意味着潮汐能发电机组在河流中发电能力较弱。
此外，海水中的能量会随着不同地点和时间的盐度和温度而变化。
4.3.控制
潮汐涡轮机的设计是为了在特殊的潮汐条件下运行。可能需要更动态的控制系统来合成河流涡轮机。
4.4.资源预测
潮汐状况几乎完全可以预测，可用的图表可以用来确定潮汐发电装置的运行情况。但是，对于河流涡轮机来说，情况更加复杂，难以预测，而且这种调整可能不会发生在许多地理区域。
对于水动力涡轮，输出功率的大小与流速直接相关。尽管有关于体积流量的可用信息，但由于横截面积的不同，水的速度可能在不同的位置有所不同。
# 5。用户
潮汐涡轮机可以用于类似大型风力发电场的大规模应用，而河流涡轮机可以安装为偏远地区或离网负载提供电力。
预计这些技术将对风力涡轮机提出类似的网络集成挑战，并将受益于更大的资源预测。
水力涡轮机可能会连接到现有的大型水电，在流动的河流尾部，以增加容量。其他地区则将水力涡轮机用于灌溉、海水淡化和抽水取暖。
水轮机输出功率:
与风力涡轮机类似，水力涡轮机的输出功率取决于流速。功率密度由下式给出:
P_{香港}= \压裂{1}{2}E \ρV ^ {3} PHK 21 E =ρV3
输出功率为:
P = \压裂{1}{2}C_ P{} \ρAV ^ {3} P = 21 cpρAV3
其中E、Cp、ρ、A和V分别是制造商指定的设备效率、总功率系数、流体密度、涡轮扫掠面积和流体速度。总功率系数决定了从流体流动中提取并转化为电能的动能的量。
它考虑了贝茨定律的损失&内部部分的损失。实用系统的Cp通常约为0.35。流体速度约为2-3米/秒的水力涡轮机每年在转子扫掠面积上提供的能量比同等额定功率的风力涡轮机多4倍。
虽然利用潮汐能可能很昂贵，但利用这些高能量来源的补偿超过了更高的成本。功率性能测试是为了找到在一个尖速比范围内的工作服功率系数。
角速度(ω in (rad/s))和扭矩(τ in (N.m))测量获得的输出功率与水力涡轮机的可用功率密度进行比较，得到总功率系数如下式:
c_ {p} = \压裂{\时间τ\ \ω}{P_{香港}}cp = PHKτ×ω
涡轮功率系数取决于弦长雷诺数&转子投影面积与流动截面面积之比，称为堵塞比。
水力涡轮机的类型:
主要类型的水力涡轮机在这里描述。分类是根据水流方向进行旋转轴定向。
# 1。水平轴涡轮机
水平(轴)轴涡轮的旋转轴与气流方向平行。转子平面垂直于气流，以达到适当的功率转换效率。
水平轴涡轮机在潮汐能转换中很受欢迎，在概念和设计上与现代风力涡轮机非常相似。直轴涡轮和斜轴涡轮被归类为水平轴涡轮。
斜轴涡轮机通常用于短河流能量转换。倾斜轴流体动力学涡轮的一个例子是VLH(极低水头)涡轮，这是一种用于小水头和5米以下大流量的叶轮型涡轮。
直轴涡轮机进一步细分为固体或刚性系泊涡轮机和浮力系泊涡轮机，包括水下和非水下发电机涡轮机。在固体系泊涡轮机中，发电机安装在河岸或靠近海平面的地方。
下图为不同类型的水平轴水轮机:
1.1.错流涡轮
横流涡轮的转子轴与水流正交，与水面平行。这些涡轮机也可以称为浮动水轮。这些主要是基于阻力的机器，效率低于基于升力的同行。
另一个问题是它们使用了大量的原料。也许大流士涡轮与横流配置归入这类涡轮机。
1.2.垂直风力发电机
在垂直轴涡轮机范围内的各种安排包括大流士，SC-大流士，H-大流士，Gorlov和Savonius。在垂直轴涡轮机中，大流士涡轮机是最引人注目的。
虽然h -大流士直叶片涡轮的使用是普遍的，没有例子大流士弯曲或抛物线叶片涡轮用于水力应用。
水平轴和垂直轴水轮机的比较:
有一些机会和挑战与各种水力涡轮机。本节将根据水平轴和垂直轴配置的技术优缺点进行讨论。
# 1。设计
设计的简单性和系统的成本是水力涡轮机成功的重要因素。与水平轴涡轮机的叶片设计不同，这涉及到仔细的加工和制造，垂直轴涡轮机的直叶片的使用使设计更简单和更便宜。188bet运作
# 2。发电机位置
对于水轮机来说，将发电机与涡轮转子连接起来是一项挑战。在水平轴涡轮机中，这可以通过直角齿轮联轴器、长对角线轴或水下安装发电机来实现。然而，在垂直轴涡轮机中，发电机可能位于轴的一端，允许发电机在水面以上。这降低了后续安排水封电气设备的成本。
# 3。噪音
垂直轴涡轮机通常比水平轴涡轮机发出更少的噪音。这可能是由于下叶尖的损失。这一特性可以使垂直轴涡轮机成为水生生物的更好选择。
# 4。浅渠作业
水流在管道垂直方向上的流速变化对水轮机性能有显著影响。在浅水通道中，涡轮的上部会遇到更高的水流流速。在这些情况下，垂直轴涡轮，如那些与螺旋叶片，是更有效的。
# 5。涡轮位置
轴向涡轮通常被设计放置在通道底部，而垂直涡轮被假定安装在浮动或近水面布置。
# 6。总体效率
一般来说，垂直轴涡轮的启动力矩要弱于水平轴涡轮，这就需要电气设备来解决这些问题。水平轴涡轮的效率高于垂直轴涡轮。
# 7。空化
由于垂直轴涡轮中流动的物理性质和不稳定性质，空化的风险高于水平轴涡轮。
# 8。水动力特征
水平轴涡轮的一个基本优点是由于叶片设计，沿叶片的均匀升力。因此，这些涡轮机是自动启动的。此外，它们在高转速下运行最佳。
水力涡轮机项目的挑战:
每一个水轮机项目都有设计、安装、运行三个阶段。在设计阶段，必须仔细评估流量特性、涡轮特性、尺寸、部件、位置以及涡轮部件如何连接。
在安装阶段，必须仔细定位位置。公民应作出必要的修正。
涡轮机必须组装并放置在选定的位置，必须作出必要的安排，将涡轮机连接到最终用户。在操作阶段，进行必要的维护，如维修和清洁。
优点:
- 现有的基础设施足以安装水力涡轮机，而不需要新的土木工程，如大坝建设。因此，大大降低了施工成本。
- 由于创新技术，非常低或零水头的水力涡轮机已经开发出来，以有效地发电。
- 在这里消除了常规对应物中可能存在的液压头的需求。
- 小型水动力项目可能是合适的投资，在传统电力系统(如柴油系统)中，电力成本较高。
- 对于自来水附近的用户来说，微型水力涡轮机可能是最经济和可靠的选择。
缺点:
- 由于这种涡轮机依赖于已存在的运河或河流中的水流，由于水流条件或可用水量，它可能不可能在一年中的某些时间甚至在一天中的某些时间运行。
- 由于水生迁徙的旋转结构和自然路径以及它们产生的噪音，这些涡轮机可能对这些物种的生活有害。
常见问题
流体动力的发电机
水力涡轮机是为发电而设计的。涡轮机将被放置在水下，以固定、浮动、锚定或牵引的形式，放置在有效水流最好以最小速度约0.25米/秒流动的任何位置。
水力涡轮机制造商
水动力公司是一家开发用于生产电能的水动力涡轮机的公司。位于佛罗里达州基韦斯特的水动力公司。
河流水力涡轮机
这些用于河流和运河的涡轮机允许引入基本负荷供应，为最佳成本效益提供完整的可再生能源解决方案。