轴流式小型水力发电机说明书


一、水力发电原理：在有水位差的地方，水从高处往低处流，水有一定的流动速度，因此水带有动能；因为水位差，水在高处被地球的引力吸引往低处，从而水带有重力势能，水的动能和水的势能总和就是水的能量，水位差越高，水流量越大，水的能量就越大。水的能量作用在水轮机上，使得水轮机转动，带动发电机发电。也就是水的能量转变成电能的过程，就是水力发电。水位差，或者说水流落差，即进水处和出水处之间的垂直距离，我们简称为水头。
水流量和水头就可以决定安装发电机组的功率。水流量一般是指一秒钟内流出的水的体积。以立方米/秒 为单位。理想理论上安装功率的计算公式为：水头(m)×流量(m3/s)×9.8＝功率(KW)。实际上机组的效率并不是100%，因此要把机组的效率算上。一般水头我们以H来表示，流量以Q来表示，机组效率为η来表示，一般η取0.7左右。g表示重力加速度，功率以P来表示，那么安装功率的计算公式为：P ＝ HQηg
例如：水流量为0.08m3/s，水头为2米高，那么可以安装的功率为：0.08×2×9.8×0.7 ＝1.0976(KW)，即实际可以安装功率为：1千瓦。
流量比较难测量一般以估算法来测。首先估算出水的流速，然后再估算出水流的横截面积大小，即可算出水流量大小。
流量(m3) Q = Sv　其中S为横段面积（m2），v为流速（m/s）
①、首先测量得水沟的横截面积S，比如可量得水沟的宽、高粗略算出横截面积S，如要测得更准确，可对水沟的横截面积进行分割细分测得各小块面积，然后再相加得出总面积。
②、水流速的测法，可直接丢一漂浮物在水面上，然后看它在一定时间内漂流过的路程，然后再计算出其1秒内流过的路程，即为水的流速。
③、还可以用一个比较大的水桶来直接接水，然后计算出流量。
估测流量时，要多次测量取平均值，还要考虑到每个季节的水量变化情况。
二、轴流式小型水力发电机结构参数：轴流式小型水力发电机是专门针对低水头设计应用的。一般用在水头为0.8米－6米之间。典型的应用场合如：小溪旁、小河边、小水坝边等。轴流式小型水力发电机构造非常简单，由两大部分组成：轴流式水轮机和发电机同轴构成。详细结构说明参照图“小型轴流式水力发电机结构图”。
小型轴流式水力发电机参数：
型号：SF-ZL系列轴流式　　　　 功率：600瓦-8千瓦　　电压：220伏
转速：1000转/分－1500转/分　　水头：0.8－10米　　　 流量：0.02－0.4立方米/秒


三、轴流式水力发电机工作原理：轴流式水轮机工作在水头比较低，水流量比较大的地方。如图“一般轴流式水力发电机安装示意图”，水轮机被上部的水压力和下部的水吸引力作用，在导水罩的导水下，顺着时针转动。

四、常用的轴流式小型水力发电机：如图“简易轴流式水力发电机安装示意图”，上进水口不密封，尾水管变得很长，水轮机主要靠水的吸引力来工作，这便是我们常用的轴流式小型水力发电机。由于上口不密封，在有必要的情况下，可以用水沟把水引到远些地方，产生更大的水头；可以方便查检进水的情况，排除垃圾，发电机不工作的时候，可以把发机组移走，这样大大简化了发电机组的设计和安装。因此这种安装方式也叫做：简易轴流式水力发电机安装法。

五、扇形进水口：为了提高水轮机的效率，在安装的时候最好将进水处的地方做成扇形，或称螺旋式，这样方便进水形成顺时针的旋转。如图“螺旋式进水口平面示意图”所示。a、b、c、d、e、f、g、h各个地方长尺寸根据水轮机的直径大小决定。以下为各种型号的水轮机所制作的尺寸供大家参考。为了简单说明，下面多少型表示水轮机的直径大小，单位为厘米。而各个点的尺寸则以毫米来表示。
10型 a = 155 b = 136 c = 116 d = 97 e = 78 f = 58 g = 39 h = 194
12型 a = 175 b = 154 c = 132 d = 11 e =88 f = 66 g = 44 h = 22
15型 a = 22 b = 196 c = 168 d = 14 e = 112 f = 84 g = 56 h = 28
18型 a = 24 b = 21 c = 18 d = 15 e = 12 f = 9 g = 6 h = 3
20型 a = 27 b = 238 c = 204 d = 17 e = 135 f = 102 g = 68 h = 34
25型 a = 365 b = 32 c = 275 d = 23 e = 183 f = 137 g = 92 h = 46
另外，在进水口处要设有水闸来控制水流量大小，和关掉水停机。水闸可以用木板钉做成或用铁板做成也行。还有拦垃圾网，防止垃圾、木块等物体随水流进水轮机内，卡死、堵口等。垃圾网最好用铁丝网做成。

六、喇叭状尾水管：产生吸引力的那段下部比上部大的内部管叫做喇叭状引力管。上小下大，主要是让水流得更顺畅，管内部形成一股水，没有空气漏洞，因而形成了一股很强的吸引力带动水轮机转动。喇叭状引力管可用混泥土灌注成，内壁要尽量做得光滑，最大减小水下流的阻力。也可以用铁皮卷成，或其它东西做成都可以。喇叭状引力管上部和水轮机一样大，下部不能开得太大，过大了水充不满内部，形不成一股水。
七、出水口的设计：注意图“简易轴流式水力发电机安装示意图”中的出水口稍往上翘起，并且水要把出水口淹没，其作用是不让空气从进水口进去，保持内空无空气，形成一股吸引力比较强的水。轴流式水力发电机发电平台做好以后，如图“简易轴流式安装立体示意图”所示。把发电机插放到平台上，接好线，即可开水发电。

八、机组使用注意事项：1、首先要注意用电安全。发电机虽小，但发出来的电压正常时220V，转速过高时可达300多伏，因此一定要注意不要触电，在发电机旁要立好有电危险的警示牌，以免人畜不小心触电。
2、机组安装后经试机，在电机旁和到达用电户处各测量电压，调试合适和运转正常后才能使用，避免损坏用电器。
3、如果安装合格，水头，水量足够。开机时，水轮机转轮会发出“哗、哗、哗”急促出水声，发电机会发出均匀“呜、呜、呜”转动响声，根据响声可判断出转速和机组运转是否正常。

九、机组的使用与维护
（1）、 经常检查机组的稳固部位，防潮防晒，保持机体清洁，严禁吸入小金属杂物。
（2）、本机设计在额定转速下空载电压较高，一是因为微水电功率较小，所发出的电直接输送用户，可减少线路损耗。二是本永磁电机不恒压，带负载时电压降幅较大。
（3）、为了正常用好电，可用万能表测试或根据经验判断时值电压，根据用电量的大小，调节水闸，控制进水量达到调整转速，稳定电压的目的。还可通用控制用电量来调控电压。简单的办法就是：发现电压偏高时，多开几盏灯，电压偏低时关掉几盏灯。
（4）、超过一小时不用电应关水停机，应先关电才停机，如不方便关水停机，应打开偏闲地方的灯，保持合理的用电量。如果只使用输出电量的很少部分，会因电压过高损坏电器。
（5）、本机额定转速时，频率50Hz，如果带动其他电器，电动机时，应控制好转速，否则影响使用效果。按规定，发电机带电动机的起动功率必须大2—3倍。如需使用500W电动机，就必须选用1500W以上的发电机。
（6）、严禁超转速。超负荷运行。三相机组用电负荷应尽量平衡，三相电不能并接使用，与另一台几发出的电也不能并接使用，配仪表箱的机，使用时表箱与电机分离放置，避免振荡，本机轴承应每二个月加注黄油。
（7）、本机组采用永磁发电机，其优点系低速转动都有电输出，如条件限制或枯水期水头，流量达不到规定要求，或线路过长，致使发电量不足，电压偏低，可在减少用电量或改用110V灯泡的情况下使用。
（8）、微水电的每一个用户，都必须了解安全用电常识，正确使用电源，确保生命财产的安全。

另外附上轴流式的其它安装方法：

压力管式安装法注意事项：压力管可以从水坝的任意地方引水，可以在上部，也可以在下部，效果都一样。从进水处到出水处的过程中，任何地方都不能漏水、漏气，否则响影效率。上水盖穿过发电机轴，因此要特别注意密封。