微型水力發(fā)電機組的分類
微型水力發(fā)電機組一般按水輪機的適用的水頭分為：低水頭機組（適用水頭1.2～20米）、中等水頭機組（適用水頭15～40米）、高水頭機組（適用水頭25米以上）三類。
100KW以下的低水頭機組
100KW以下的低水頭機組多采用軸流式水輪機。微型軸流式機組多為立式，其中又分為帶蝸殼的軸流式水輪機（適用水頭4～20米）和明槽軸流式水輪機（適用水頭1.2～6米）兩種。帶蝸殼的軸流式水力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)帶有蝸殼，明槽軸流式水力發(fā)電機組沒有蝸殼，造價低，但在安裝時需要用水泥澆筑蝸殼如圖1-3所示。
100KW以下的中水頭水輪機組
100KW以下的中水頭水輪機組多采用雙擊式和軸伸貫流式兩種。雙擊式微型水力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，該機組安裝簡便，流量可調(diào)。但轉(zhuǎn)速低，發(fā)電機需要增速傳動，整機效率較低。
軸伸貫流式微型水力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，其整機效率較高，安裝簡便。但造價較高；混流式機組，因其效率高，工作壽命長，也常在選擇之例，但機組造價高。
100KW以下的高水頭機組
100KW以下的高水頭機組多采用斜擊式水輪機。斜擊式水輪機有立式和臥式，小功率機組多采用立式，其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示；較大功率的機組采用臥式，其結(jié)構(gòu)如圖1-8所示。斜擊式水輪機結(jié)構(gòu)簡單，機組造價低，流量可調(diào)，安裝也很方便。
微型水力發(fā)電機組的選型 發(fā)電機組
水輪機與發(fā)電機之間的傳動有直接和間接兩種方式。 直接傳動用于水輪機與發(fā)電機轉(zhuǎn)速相吻合的情況，采用聯(lián)軸器聯(lián)接水輪機和發(fā)電機。這種形式傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便；當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速與水輪機轉(zhuǎn)速不同時，常采用平皮帶傳動和三角皮帶聯(lián)接水輪機和發(fā)電機，進行間接傳動。微型整裝水輪發(fā)電機組通常為直接傳動，整體性好，效率高。
直立安裝的機組稱為立式機組。它的主軸是豎立的，一般采用直接傳動。軸流式微型水力發(fā)電機組是典型的立式機組。主軸是水平安裝的機組，稱為臥式機組，它一般采用間接傳動，也有直接傳動的（如貫流式機組）。選用立式機組占地面積小、土建投資低。
水輪機
水輪機是將水能轉(zhuǎn)化為機械能，帶動發(fā)電機發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，其效率、壽命、可操作性、可維護性和維護周期是重要的指標(biāo)。根據(jù)水頭、流量和用電量選擇合適的機型非常重要。通常低水頭、大流量的水輪機的價格高于高水頭、小流量的水輪機價格。如果用高水頭的水輪機代用低水頭水輪機，系統(tǒng)的發(fā)電效率會大幅度降低。
對于單機容量100 KW以下的微型水力發(fā)電，推薦采用整裝機組，以保證機組質(zhì)量和節(jié)省投資。
目前在中國市場上，包括整裝機組在內(nèi)的微型水力發(fā)電機組價格差異很大，相同標(biāo)稱功率的同類機組，價格差異超過20倍；同時在微型水力發(fā)電機組的品質(zhì)方面也是差異很大，效率差異超過2倍、壽命差異超過15倍、維護周期差異超過20倍等。采購時要從以下幾方面對機組進行質(zhì)量鑒別：設(shè)計、制造標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品成套性；制造質(zhì)量；服務(wù)承諾等。
發(fā)電機
發(fā)電機的結(jié)構(gòu)主要因勵磁方式的不同而異。目前中國常用的微型水力發(fā)電機有三種：永磁同步發(fā)電機；電容勵磁異步發(fā)電機；同步發(fā)電機。
永磁同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)最為簡單，但不同產(chǎn)品性能差異大，其機組容量小，目前在百瓦級機組中使用最廣。電容勵磁異步發(fā)電機由異步電動機配上勵磁電容改制而成，借助于異步電動機批量生產(chǎn)的優(yōu)勢，價格低，但勵磁電容可靠性差，效率較低，并且容易產(chǎn)生失磁現(xiàn)象。微型水力發(fā)電專用的同步發(fā)電機，效率高、電壓調(diào)節(jié)性能好、可靠性高。10KW以上微型水力發(fā)電系統(tǒng)推薦采用無刷同步發(fā)電機。
控制器
微型水力發(fā)電功率小，在離網(wǎng)運行時負(fù)載變化容量也小，由于負(fù)載變化具有突發(fā)性，沒有自動穩(wěn)壓穩(wěn)頻控制器的微型水力發(fā)電是不能作為一般家用電器的電源的。控制器在微型水力發(fā)電中主要有以下幾個方面的作用：
第一，保證輸出電力的質(zhì)量。使穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率、瞬態(tài)電壓調(diào)整率和頻率變化范圍符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；第二，保護微型水力發(fā)電機組自身的安全，避免飛逸、過壓、過流等事故的發(fā)生；第三，提高微型水力發(fā)電對不同微水力資源的適應(yīng)能力。
負(fù)載平衡式穩(wěn)壓穩(wěn)頻式電子調(diào)控器，是目前小功率微型水力發(fā)電（50KW以下）使用廣泛的電壓、頻率自動控制裝置。控制器并聯(lián)在發(fā)電機進戶線上，當(dāng)用電量小于發(fā)電機輸出功率，造成輸出電壓高于220V或頻率增高時，控制器自動將多余電力接到假負(fù)載（通常為隨機配備的電阻性負(fù)載，如電熱管、電爐）上，使電壓穩(wěn)定在220V左右，以保護發(fā)電機和用電器，并讓用電器在額定電壓下工作；當(dāng)電壓降低時，控制器自動斷開假負(fù)載，使電壓回升。用戶可以像使用電網(wǎng)電一樣任意開關(guān)用電設(shè)備。根據(jù)對微型水力發(fā)電電壓調(diào)整率、波形畸變率和三相負(fù)載平衡率的要求不同，負(fù)載平衡式穩(wěn)壓穩(wěn)頻式電子調(diào)控器有多種控制和加載方式，電路的復(fù)雜程度和成本有很大的差異。
100KW以上的微型水力發(fā)電系統(tǒng)，通常采用與小型水力發(fā)電系統(tǒng)相似的電動或液壓伺服穩(wěn)壓穩(wěn)頻調(diào)節(jié)控制機構(gòu)。 5000W以下的小型發(fā)電機，若對電壓的穩(wěn)定性要求不高。也可以采用固定的阻性負(fù)載來穩(wěn)定電壓。如1000W接上個300W的電爐或燈泡來穩(wěn)定電壓。 壓力水管和閥門
閥門和管道是在一定壓力下將水從前池導(dǎo)入水輪機，在工程預(yù)算中，閥門和管道可能是最貴的一項，在高落差系統(tǒng)中往往占到投資的40%。閥門的通徑的大小和形式，壓力水管管壁的粗糙程度以及管道的長度、直徑、強度、耐蝕性對于微型水力發(fā)電的效率、壽命和可靠性都是密切相關(guān)的。在微型水力發(fā)電中使用球閥，可以比使用其他類型的閥水頭損失更小。在水頭小于40m的系統(tǒng)中，PVC管被優(yōu)先推薦使用。
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