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阿基米德螺杆式水轮机

典型的Archimedean螺杆横截面

典型的Archimedean螺杆横截面

阿基米德螺杆式水轮机是一个相对较新的小规模水电世界,只有在过去十年才到达现场。然而,它们作为水泵已经存在了几十年,世界各地已经安装了数万台,特别是在污水处理厂。主导水泵市场的制造商现在也成为了水力发电市场的主要供应商。

阿基米德螺杆泵的基本布局

阿基米德螺杆泵的基本布局

正如其名字所暗示的那样,早在公元前250年,阿基米德就被广泛认为是螺丝的发明者,尽管这一说法被错误地归因于,因为事实上在那之前许多年,螺丝就已经在埃及使用了。历史上,它们被用于灌溉,将水提升到更高的水平,通常由牛来驱动,甚至由人类在更小的版本上驱动。阿基米德螺杆泵的基本原理如图所示。如果把顶部的把手逆时针转动,就能把水从较低的水层引到顶部。

当用作水轮机时,原理是相同的,但作用相反。水进入顶部的螺杆,水的重量推动螺旋飞行,让水下降到较低的水平,导致螺杆旋转。这个旋转能量可以被连接到螺杆主轴的发电机提取出来。

用于水电的Archimedean螺钉用于低头/高流动场所。它们可以高达1米的头部有效地工作,但通常不在小于1.5米的头部(比技术原因更多)。单螺钉可以在高达8米的头部工作,但是上面通常使用多个螺钉,但在许多情况下,对于8米以上的头部,可能存在更合适的涡轮机可提供更小的占地面积。

通过阿基米德螺杆的最大流量是由螺杆直径决定的。最小的螺丝直径只有1米,可以通过250升/秒,然后他们增加了250毫米的步骤,所有的方式达到5米的直径,最大流量约14.5立方米/秒。5米的最大值实际上是根据实际的交货限制,在许多情况下,3米是可以交货到一个地点的最大直径。如果有更多的流量,多个螺丝可以并联安装。

在功率输出方面,最小的阿基米德螺丝可以产生5kw,最大的可以产生500kw。

用作水电发电机的Archimedean螺钉的主要部分如下所示。实际螺钉低于上轴承。螺旋螺钉或“飞行”由轧制扁平钢板制成,然后焊接到中央钢芯。大多数Archimedean螺丝有三个航班,或三个单独的螺旋绕中绕中绕组。

Archimedean螺杆水电发电机顶端的主要零件

主要部件在阿基米德螺杆水轮发电机的顶端

阿基米德螺杆的转速一般在26转/分钟左右,因此螺杆的顶部与齿轮箱连接,可将转速提高到750至1500转/分钟,从而与标准发电机兼容。尽管阿基米德螺钉的旋转速度相对较慢,但通过使用如图所示螺钉左侧下方的防溅保护,可以显著减少水的溅溅。

阿基米德螺旋泵体

阿基米德螺杆式水轮机机体

也有相当多的阿基米德螺丝安装时没有任何保护保护螺丝本身,尽管我们建议把整个螺丝盖上,以防止大型碎片,动物甚至人掉进去并被夹带。保护层可以设计成感应式,这样在需要时螺丝钉仍然可见。

Archimedean螺杆水涡轮机螺钉通常从水平设置为22度的角度,这是最具成本效益的安装的最佳选择。如果站点需要它(例如,拟合到示例特定空间),则稍微调整角度范围。

最佳的阿基米德螺杆水轮机螺杆在运行中是变速的,这意味着螺杆的转速可以根据河流中可用的流量来增加或减少。这比使用固定速度螺杆和通过自动水闸改变流量要好得多,后者会造成较高的水头损失,影响整个系统的效率。变速螺丝在操作中也更安静,不会遭受“背部拍击”在螺杆的卸料端。

下面是一个典型的高质量变速阿基米德螺杆的效率曲线。这是机械效率,所以不包括齿轮箱,发电机和逆变器的损失(这些大约是15%的总)。值得注意的是,有一些阿基米德螺丝供应商“过度销售”螺丝的效率,所以在比较性能时要小心。声称的效率较低可能不是因为某一特定的螺丝较差;可能只是供应商更诚实!

典型的Archimedean螺丝水涡轮效率曲线

典型的Archimedean螺丝水涡轮效率曲线

一个高质量的阿基米德螺杆式水轮机的设计寿命为30年,并且可以通过包括重新倾斜螺杆式涡轮的大修来延长寿命。

Archimedean螺杆水轮机的显着优点是它们的碎片耐受性。由于螺丝飞行的尺寸相对较大,慢速速度慢,相对较大的碎片可以通过无阻碍且不损坏螺钉,并且当然叶片等所有小碎屑都可以通过任何问题。这意味着在进入螺钉时不需要细小的屏幕,并且它们可以使用100或150 mm条间距的课程屏幕管理。这导致课程屏幕上的相对适度的碎片堆积,并消除了(昂贵的)自动进气屏清洁剂,通常需要在较大的低头水电系统上。

Archimedean-screw-body-awaiting-installation

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低转速和大流道尺寸的阿基米德螺杆水轮机螺杆也允许鱼通过下游的螺杆相对安全。阿基米德螺丝经常被吹捧为“鱼友好”的水力涡轮机,这是毫无疑问的,尽管我们在可再生能源第一会说,所有的水力系统应该是鱼友好的,不管涡轮类型。国家授权正规彩票app在非螺杆式水力系统中,这意味着需要设计良好的进气滤网和鱼形通道/旁路通道。注意,如果在阿基米德螺杆式水力涡轮机现场需要上游的鱼通道,那么也需要鱼通道。

Archimedean螺钉安装的进气侧

Archimedean螺钉安装的进气侧

Archimedean螺杆水轮机的最终优势是简化的土木工程和基础。因为螺钉没有牵伸管或放电贮槽,这意味着任何混凝土的深度都在螺钉的下游侧的工作相对较浅,这降低了构造成本。民用工程也相对简单,主要部分是上轴承下方和下轴承下的承载基础。在柔软的地面条件下,可以堆积承载基础。

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