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。
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