40kw微型水力发电设备技术方案

 一、水轮机参数、性能

1、型号              GD-WZ-30

额定水头              14m

额定流量              0.43m³／s 

主轴布置形式                  卧式

转轮直径D1              0.3m 

额定转速                     1500 r／min

旋转方向从发电机端看为      顺时针

额定工况点的临界空蚀系数（无空蚀）    0.5

允许吸出高度               +1.0 m

2、 出力保证：

   在额定水头14米，水轮机在额定转速运行，空蚀损坏在允许范围内的条件下，保证出力不小于：45kw；

   在额定水头14米，枯水流量为0.24m3/S时，水轮机保证出力不小于22.5kw。

3 、在额定水头14m，发额定出力时，原型水轮机的效率不低于 75%；

4、调节保证：    

机组在额定水头，额定出力运行，突甩满负荷，最大转速上升率不大于30%。

机组在最大水头，额定出力运行，突然甩负荷，水轮机进口断面的最大水压（包括升压）为0.21Mpa 。

5、尾水管压力脉动：在额定水头14m，水轮机最大保证出力时，原型水轮机和模型水轮机尾水管压力脉动的频率和双振幅△H/H不大于 3%；  

6、水轮机可用率不小于 99%

 无故障连续运行时间不小于 10000 h

 扩大性大修间隔时间不小于 3年

 退役前的使用年限不小于 30年

    7、水轮机结构及材质

 水轮机采用固定导叶引水进入转轮，水导轴承采用特别的耐磨材料，整机结构简单可靠。水轮机流量不调节，枯水时，换上专门设计的枯水转轮发电，保证水轮机在很小水量时还具有较高的效率和优异的气蚀性能。

 卧轴伸贯流式水轮机与发电机用弹性联轴器连接，安装方便，结构简单可靠，维护方便。 

 水轮机由机体、水导轴承、尾水管、转轮等构成，现将各部结构特点分述于下：

 机体由圆柱形机壳形成外流道，圆柱形轴承座形成内流道，内外流道之间设计有固定导叶控制水流进入转轮，轴承座内装有水导轴承支撑主轴，水轮发电机组水平安装在厂房的地面上。

转轮：水轮机的心脏，将水流的能量转换为旋转的动能，通过主轴传给发电机做功发电。水轮机转轮采用不锈钢叶片，有很好的抗气蚀、抗磨损性能。

水导轴承：采用高分子复合材料，具有很好的耐磨性。

二、水轮发电机技术规范

1、水轮发电机参数、性能

2、水轮发电机结构说明

    三相无刷交流同步发电机的外壳防护形式为防滴式，防护等级为IP22，其励磁机与主机同轴并成一体，励磁机采用电枢旋转式，主电机采用磁场旋转式。发电机的静止部分包括传统结构的主发电机电枢、励磁机的磁场、电压自动调节器及装于非轴伸端后端盖上的接线板、静止三相桥式硅整流器、变流器和电抗器；发电机的转动部分包括凸极式的主发电机磁极或隐极式分布绕组的励磁机电枢和旋转三相全波整流桥。发电机的冷却方法为IC01自然通风冷却。

发电机为卧轴无刷发电机，主要由前后端盖、定子、转子和主轴、轴承、励磁机组成：

定子由机壳、铁心及定子绕组等组成。 

转子由磁极、主轴、风扇等组成。

采用叶轮式风扇，用于冷却电机。

 设有两个滚动轴承，采用酯润滑。 

可靠性指标：运行第一年可用率不低于99%，第二年不低于99.5%。无故障连续运行时间10000 h。退役前的使用期限不小于25年。

水轮发电机组轴承双幅振动值不大于0.07mm。

三、综合控制柜

JX-G-40型综合控制柜与微型水轮发电机组配套使用，集配电、参数采集、显示、电压、频率控制于一体，结构合理、操作简便安全。

   1、功能:

（一） 发电机参数采集显示：本控制柜可采集显示发电机线电压、线电流、功率、功率因数及频率。各表计装于控制柜显示面板上。

（二） 发电机线电压控制：发电机线电压由装于控制柜上的磁场变阻器调节。通过调节磁场变阻器，可改变发电机励磁电流，从而使发电机的线电压得到控制，出厂调试号后，用户一般在运行中不需调节。

（三） 电压频率控制：发电机输出电压的频率由装于控制柜内的电子负荷调节器自动控制。电子负荷调节器对发电机输出电压、频率进行闭环检测控制，将其转换为直流电压，频率给定环节提供一个基准直流电压（频率给定电压）作为比较基准进行比较，通过对偏差电压进行运算，其输出电压用于控制可控硅的导通量 ，从而控制假负荷的大小。比例反馈环节将输出电压反馈到综合环节，使电子负荷调节器能实现调功调压，以负荷的有效分配稳定发电机输出电压与频率。

（四） 机组保护：当用户负载过大，或者线路短路造成线电流过大时，空气开关QF将自动跳开，以免发电机过流损坏。空气开关的QF的辅助触点闭合使声光报警系统工作、报警提示工作人员，同时电子调功器、过压继电调功器，自动投入将发电电流转入假负荷以防机组飞车。此时工作人员应关小水轮机进水阀并对供电系统和线路进行检查。

2、工作条件

相对湿度：≤85%（25℃时）

海拔高度：≤2000m

环境温度：-20℃~+40℃

工作环境：无导电尘埃、无腐蚀性和爆炸性气体；无剧烈震动及垂直倾斜度不超过5˚。

3、基本参数

额定容量：40kw

频率波动范围：45~55Hz

电压波动范围：360~420V

假户荷：与发电机容量相同的水阻器，要求采用不锈钢发热管。

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