白鹤滩水电16台百万千瓦级水轮机的工作原理

百科大全 2025年07月24日 03:07 1 admin

白鹤滩水电站的巨型轴流式水轮机有多强？发电效率90%以上，它是如何工作的？

白鹤滩水电站总装机容量是1600万千瓦，位居世界第二，第一是谁呢？毫无疑问是我国的三峡大坝。不过别小看白鹤滩，它的水流落差更大，发同样的电，用水却比三峡大坝少。

这就是白鹤滩水电站的核心，16台单机容量100万千瓦的水轮发电机。它的容量参数已达到了目前人类水力发电技术的极限，每一台机组都堪称工程奇迹。

这些水轮机采用混流式设计，专为应对白鹤滩近400米的巨大落差打造。在这台超大型发电机上有一个转轮，直径足足有8.62米，单个重量超过50吨。这么大的转轮在高水头、大流量下可以稳定运转，对动平衡设计与材料强度提出了前所未有的严苛要求，但是这些难关都被我国的工程人员给一一攻克了。

转轮转动的时候，切割磁感线，进而产生电流。在这个转轮下方，有一个巨大的涡轮桨叶，它是轴流式水轮机进行能量转换的关键。

不过水流在冲击桨叶前还要进行一系列的处理。要先进入一个导水通道，这个通道的作用很明确，束流，外加控制水量。通道的形状很像一个蜗牛壳，其横截面积越靠近中心越小，因为水在被赋予环量动能的时候，水压会越来越小，为了让每个流向桨叶的水流冲击力度保持一致，必须要这样设计。

当水流以最佳流态和角度冲向桨叶后，它开始转动，主要由轮毂和叶片构成，每个叶片都连接着连杆。连杆又与一个活塞相连，只要调节这个活塞上下移动，就可以控制叶片的角度。这样就能根据水流不同的流速和水库的库容情况，最大的利用水的势能。水流大的时候，叶片角度调大一些，水流小的时候，叶片角度调小一些。

由各种传感器来对水流进行检测，取得的数据交由计算机处理，找到一个最理想的角度来迎接水流的冲击。因此，白鹤滩水电站的发电效率极高，据说已经达到了94%。

桨叶的轮毂与一个主轴相连，这个主轴又与上面的发电机组相连，水流冲击桨叶运动，带动发电机运转。进入水轮机的水，重力势能转化为动能接着又转化为电能，出来后的水被叫做“尾水”。这些“尾水”依然具有强大的冲击力，因此排出去的时候也要做处理，就是把通道横截面积做的越来越大，这样流速就会越来越慢，对下游河床的冲击影响能小一点。

另外，“尾水管”可以形成一定的真空度，协助将转轮出口处的水顺畅地“吸”向下游，避免水流在转轮后方形成阻碍旋转的反压。这设计，真可谓是面面俱到。