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大转径水轮机是水电利器 作者：屈习生 工作单位：无任职单位 通讯地址：陕西省咸阳市咸兴东路7号陕广生活小区 邮编：712099 摘要：旧式电站使用的水轮机的转轮全部浸没水中，旋转阻力大，超大转轮直径水轮机的转轮大部分置于空气中，旋转阻力小……。 关键词：大转轮直径 水力资源 双环坝电站 三环坝电站 中国学者屈习生发明的双环坝电站和三环坝电站技术之所以具备新颖性，原因之一是此类新型电站属于双道低坝蓄能技术。并且相对旧式大型水电站是单道高坝蓄水位能水电站的特点，屈氏的发明还可以定义为双道低坝蓄水容量的水电技术。由于我国浅海区域面积之巨大是蓄海潮汐发电的可靠保证，我国有条件使用双环坝电站和三环坝电站技术再建10个三峡级电站和20个葛洲坝级电站。 之所以认为旧式水电站属于蓄水位能为主的水电技术，可以从现有的大型水电站的水坝高度得到答案。葛洲坝电站最大坝高47米，向家坝水电站最大坝高162米，溪洛渡水电站坝高278 米，三峡电站坝高185米……。当然也不能否定旧式水电站也具有蓄水容量大的特点，双环坝电站和三环坝电站运转也要求不低于某个高度的水头；但旧式水电站和双环坝电站及三环坝电站之间彼此类似的条件之外，各自都有不具即非的绝对条件。 旧式水电站使用轴流式水轮机和混流式水轮机，需要很强的涡漩水流带动水轮机旋转，实现此目的必须建造很高的水坝，定义为蓄水位能为主的水电技术是正确的。双环坝电站和三环坝电站使用大转轮直径水轮机，要求以数十束低水头流同时冲击叶片或水斗；保证如此数量的低水头流束连续做功需要足够大的水容量，双环坝电站和三环坝电站定义为蓄水容量为主的水电技术是正确的。 双环坝电站和三环坝电站之所以具备新颖性，使用大转轮直径水轮机也是理由之一。但这里有必要指出，双环坝电站和三环坝电站，也可以使用诸如贯流式水轮机等等其他类型的水轮机。之所以将大转轮直径水轮机作为双环坝电站和三环坝电站具新颖性的条件，原因是欲将它们建造成三峡电站级别的电站，使用大转轮直径水轮机也是主要的技术条件；——在同样的水力条件下，使用贯流式水轮机的双环坝电站和三环坝电站只能建造成中型水电站。有足够理由认为，中国学者屈习生发明的大转轮直径水轮机是水电利器，能为水电业带来革命性的变化。 大转轮直径水轮机的基本结构与立轴冲击式水轮机类似，它的主要特点是转轮直径大。使用的水轮机转轮直径大是大型水电站发特点之一，三峡电站的混流式水轮机的转轮重460吨，最大直径10.9米，最大高度4.9米，无论体积还是重量均为世界之最。向家坝电站2号发电机组的转轮，直径10.52米、高4.744米、重406.5吨。葛洲坝电站二江电站的17万千瓦水轮发电机组的水轮机转轮，直径11.3米，总重496吨，是当前世界上最大的转桨式水轮发电机组之一……。 和上述那些泰山级的水轮机转轮比较，双环坝电站和三环坝电站的转轮直径可达50米以上甚至100米左右，堪称喜马拉雅山级别的水轮机转轮。按照传统的论点，水轮机转轮直径越大，重量越大，制造难度也越大，直径50米之上的水轮机转轮，似乎没有条件制造。但屈氏为双环坝电站和三环坝电站的超大直径的水轮机转轮设计了浮靴，使得它们使用的水轮机转轮如同万吨巨轮浮在水上。驱动万吨轮旋转调向并不需要很高马力的水轮机，驱动双环坝电站和三环坝电站的水轮机的超大转径水轮机，就可以依靠10米左右的低水头。 我国的海潮汐水头为6米左右，使用屈氏发明的三环坝电站的集水道技术，能够保证超大转轮直径的水轮机以稳定的海潮汐低水头做功。使用三环坝电站技术，即使在涨潮期间，依靠集水道补充的水量，超大转轮直径的水轮机，依然能以最高的海潮汐水头做功，显然也是保证三环坝电站成为三峡电站级别的充分条件。 旧式水电站的百米数百米高坝蓄集的水位能，转化成驱动水轮机的动能时，对水轮机的转轮具有巨大的冲击力。作为例子，三峡电站的右岸电站首台投产的ALSTOM机组检修时，发现了转轮叶片裂纹。超大转轮直径水轮机的驱动水头10米左右，对水轮机的冲击力小，显然是保证超大转轮直径水轮机安全运转的条件。 旧式水电站的水轮机转轮重量为数百吨数量级，对飞逸转速条件要求苛刻；双环坝电站和三环坝电站使用的超大转轮直径水轮机的转轮重量轻，对飞逸转速条件要求宽松。 和旧式水电站相比较，双环坝电站和三环坝电站使用的超大转轮直径的水轮机还有一个突出的特点：旧式电站使用的水轮机的转轮全部浸没水中，旋转阻力大，超大转轮直径水轮机的转轮大部分置于空气中，旋转阻力小。 综上所述，可以结论超大转轮直径水轮机是水电建设的利器了。假定使用大转轮直径水轮机的低水头双环坝电站和三环坝电站能够建造成三峡电站级别的电站，甚至可以确认水电建设部门以往的水电建设思想是错误的。许多年来，水电建设部门始终将水电站建设的基础放在寻找高水头水力资源方面。以寻找高水头水力资源建造水电站为基本的设计思想，或许导致了一系列错误的水电站设计。作为典型例子，地质专家反对建造的溪洛渡电站，可能和西藏高原地震活动的频繁有联系。 假如我国不在江河上建造高坝电站，而是建造双环坝电站，相同经济建设力的付出应该能得到更多的电力。 我国水资源总量居世界第六位，人均占有量却只有2300立方米；人均水资源排在世界的121位，是世界上13个贫水国家之一。依靠蓄海潮集水，并且用江河入海口的部分水资源作为补充建造双环坝电站和三环坝电站，必然能改变我国能源贫缺的状况。 |
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