德國H+L哈雷水泵水輪機(jī) 卡普蘭式水輪機(jī) 混流式水輪機(jī) 沖擊式水輪機(jī)

德國H+L是福伊特旗下集團(tuán)，是一家的技術(shù)與工業(yè)服務(wù)供應(yīng)商，在范圍內(nèi)為五大關(guān)鍵市場領(lǐng)域的客戶提供種類繁多的產(chǎn)品與技術(shù)服務(wù)，其中包括能源、燃油與氣體、造紙、原材料以及交通運(yùn)輸與驅(qū)動(dòng)設(shè)備等。公司總部位于德國海德海姆市，共擁有四大業(yè)務(wù)單元，分別是福伊特水電、福伊特工業(yè)服務(wù)、福伊特造紙與福伊特驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

今天，福伊特在50多個(gè)國家和地區(qū)設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，擁有40,000 名員工，在范圍內(nèi)為造紙技術(shù)、動(dòng)力傳輸技術(shù)、能源技術(shù)及工業(yè)服務(wù)確立標(biāo)準(zhǔn)。世界上很大一部分紙中就有一張是使用福伊特造紙機(jī)生產(chǎn)的，福伊特水電公司制造的水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電力占水力發(fā)電量的三分之一。在世界各國的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，無論從工廠到公路和軌道車輛，還是水利方面，福伊特驅(qū)動(dòng)設(shè)備被廣泛采用。福伊特工業(yè)服務(wù)公司提供的技術(shù)服務(wù)一直深受歐洲大型公司的青睞。

福伊特  VOITH  水輪機(jī)
100多年來，福伊特一直致力于水力發(fā)電站的水輪機(jī)的開發(fā)、制造和安裝。在此期間， 福伊特為多種水輪機(jī)的改進(jìn)做出了巨大貢獻(xiàn)。
福伊特是的水輪機(jī)供應(yīng)商。
各地的上千座水力發(fā)電站都配備了 福伊特 水輪機(jī)。福伊特專門技術(shù)是以長期運(yùn)行積累為基礎(chǔ)逐漸發(fā)展起來的。

水泵水輪機(jī)
我們于 1937 年開發(fā)了臺(tái)大型水泵水輪機(jī)，它可作為發(fā)電的水輪機(jī)，相反方向操作又可作為水泵使用。
現(xiàn)在，我們?cè)诟鞯匕惭b了近 200 臺(tái) 福伊特水泵水輪機(jī)，總輸出功率超過 25 000 MW。為滿足各種不同的比轉(zhuǎn)速要求，水頭范圍可達(dá)700 m，其機(jī)組功率最小可小于 10MW ，可超過500MW。
公司一直不斷提高技術(shù)水平，并結(jié)合了變轉(zhuǎn)速技術(shù)和寬水頭范圍應(yīng)用的發(fā)展研究。經(jīng)證明，不管是可逆式水泵水輪機(jī)，還是經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的水輪機(jī)和泵的組合，這些設(shè)備的性能在實(shí)際工作中非常可靠。在一些地方，可穩(wěn)定服役數(shù)十年。

卡普蘭式水輪機(jī)
1913 年，公司首先認(rèn)識(shí)到了 Victor Kaplan 發(fā)明的重要性并與他合作進(jìn)行了開發(fā)測試。自此之后，我們工廠制造了數(shù)千臺(tái) 軸流轉(zhuǎn)槳式 水輪機(jī)，其中包括和功率的水輪機(jī)，其輸出功率達(dá)到 200 MW，轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)到 10.5 m。
我們的后續(xù)計(jì)劃提供了可滿足任何要求的的解決方案。根據(jù)客戶要求制造的大容量軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)是 福伊特的專長。
應(yīng)用范圍
軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)主要用于低水頭（50米）以及大流量。

混流式水輪機(jī)
從一開始，混流式水輪機(jī)見證了福伊特的發(fā)展。1873 年 福伊特 安裝了臺(tái)混流式水輪機(jī)，隨后對(duì)原來的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，采用可調(diào)節(jié)的活動(dòng)導(dǎo)葉來控制水輪機(jī)。
以水力研究為基礎(chǔ)，經(jīng)過多年的不斷改進(jìn)優(yōu)化，福伊特 開發(fā)了大且功率的混流式水輪機(jī)。由于其應(yīng)用廣泛福伊特制造的水輪機(jī)有半數(shù)以上都是混流式的。我們已經(jīng)成功試運(yùn)行了轉(zhuǎn)輪直徑達(dá) 9 m 且輸出功率達(dá) 800 MW 的混流式水輪機(jī)。
應(yīng)用范圍
混流式水輪機(jī)主要用于中水頭 （600米）以及大流量的情況。其特殊的水力特性適用于高轉(zhuǎn)速和大功率的機(jī)組。

沖擊式水輪機(jī)
沖擊式水輪機(jī)的流動(dòng)模擬是至今為止所有水力機(jī)械模擬中最復(fù)雜、難度的。沖擊式水輪機(jī)涉及極其難模擬的多種特殊流動(dòng)特性。射流水斗的交互作用是瞬變的，它取決于水斗的表面幾何形狀的流態(tài)。更困難之處在于空氣和水的多相流系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制著自由射流的形成和水斗的水流的流動(dòng)狀態(tài)。在過去，建立一個(gè)可以對(duì)水斗流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確模擬分析幾乎是不可能完成的任務(wù)。
福伊特 的水力開發(fā)團(tuán)隊(duì)最終克服了模擬沖擊式水輪機(jī)典型的水斗繞流中遇到這些重大難題。模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明模擬分析和實(shí)際情況一致性很高?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)者對(duì)復(fù)雜的水斗繞流問題有了新的見解，為新水斗型線的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而可進(jìn)一步提高沖擊式水輪機(jī)的水平。其中我們已經(jīng)成功試運(yùn)行了輸出功率達(dá) 300 MW 且轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)5 m 的機(jī)組。
應(yīng)用范圍
大范圍的制造計(jì)劃提供了可滿足任何要求的經(jīng)濟(jì)性解決方案。福伊特可以為客戶設(shè)計(jì)*水頭范圍可達(dá)到1500m大容量的沖擊式水輪機(jī)。

燈泡式/豎井貫流式水輪機(jī)
數(shù)十年來，福伊特對(duì)燈泡式/豎井貫流式水輪機(jī)的水力開發(fā)、設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。不同的工程所需要的水電設(shè)備是不同的，必須根據(jù)具體情況配備的設(shè)備。
可靠性和使用壽命
豎井貫流式水輪機(jī)有其的優(yōu)勢。其設(shè)計(jì)允許更方便地查看各個(gè)部件并確保可靠性和較長的使用壽命。
燈泡式設(shè)計(jì)的優(yōu)勢
與立式 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)相比，燈泡式和豎井貫流式水輪機(jī)的高滿載效率和大流量具有更多優(yōu)勢。低水頭（30米）工程的總體評(píng)估表明，使用燈泡式/豎井貫流式水輪機(jī)可提高年發(fā)電量并降低相關(guān)工程成本。我們已經(jīng)成功安裝了轉(zhuǎn)輪直徑為 8.5 m，輸出功率為 80 MW 的水輪機(jī)。

環(huán)保型水電產(chǎn)品
盡量減小對(duì)環(huán)境的影響
任何一種能量的生產(chǎn)都需要權(quán)衡利弊?？v觀福伊特輝煌的百年歷程，公司始終以環(huán)境影響最小化為宗旨，確保魚類活動(dòng)在能源利用水域的安全便是一個(gè)很好的例證。為此福伊特近50年來在各地的實(shí)驗(yàn)中心不斷地進(jìn)行考察，分析和物理建模。通過20多余年的努力，無脂技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水質(zhì)的保護(hù)。
魚類通行技術(shù)是指，在水輪機(jī)應(yīng)用的水域改善水質(zhì)以確保魚類的通過率，使其與修建電站之前保持一致。同時(shí)，保證成本最小化且不影響電站效率。這項(xiàng)技術(shù)自上世紀(jì)90年代起延用至今。

Alden水輪機(jī)
Alden實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的一項(xiàng)的魚類通行技術(shù)使新型轉(zhuǎn)輪技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。Alden水輪機(jī)轉(zhuǎn)速較小，僅3 片葉輪，可降低由于轉(zhuǎn)輪擊打而造成魚類的大量死亡。福伊特優(yōu)化了最終的設(shè)計(jì)，并在美國賓州約克的福伊特水力實(shí)驗(yàn)室通過了測試。
葉片形狀也專門設(shè)計(jì)，盡量減小切力、壓力變更率和水流壓力，改善水輪機(jī)所在的魚類通行環(huán)境。魚類的整體存活率預(yù)計(jì)達(dá)到98%至99%，不同種類間略有差距。DOE、EPRI 和業(yè)務(wù)伙伴提供的資助促成了Alden 研究實(shí)驗(yàn)室與福伊特合作。不但改進(jìn)了水輪機(jī)的性能特點(diǎn)，改善了魚類的生存環(huán)境，同時(shí)也合理控制了水輪機(jī)成本。
優(yōu)點(diǎn)
Alden水輪機(jī)最主要的優(yōu)點(diǎn)包括：改變水輪機(jī)葉片數(shù)量，降低魚類被擊打的可能性，活動(dòng)導(dǎo)葉和固定導(dǎo)葉改進(jìn)了水輪機(jī)部件的水力型線和轉(zhuǎn)速。水輪機(jī)還優(yōu)化了過流部件的幾何形狀，使其更適合某些魚類通行。
水輪機(jī)注氣運(yùn)行技術(shù)
多年來，水輪機(jī)的注氣運(yùn)行技術(shù)，即通過增加水電站下游水中溶氧量以改善環(huán)境的可生存性能，已經(jīng)使福伊特成為這方面的。許多水庫底部取水口處水含氧量不足，這樣流過水電站的低含氧水會(huì)對(duì)下游生態(tài)造成破壞。
通常情況下，可以利用轉(zhuǎn)輪下部的低壓區(qū)域在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將空氣吸入水輪機(jī)。這類設(shè)備被稱為自動(dòng)注氣式水輪機(jī) (AVT)，利用它注入大量空氣到水流中則非常經(jīng)濟(jì)。
自動(dòng)注氣式水輪機(jī)充氣通常包括 3 個(gè)注氣方法：分散充氣、居中充氣和周邊充氣。
注入氣體與周圍的水相互作用，借助于改變進(jìn)氣位置水壓、注入空氣流量、溶氧吸收效率和水輪機(jī)性能從而控制注氣效能。
對(duì)于每個(gè)電站而言，其不盡相同的地理特性、廠房設(shè)計(jì)和運(yùn)行特點(diǎn)都要在計(jì)算方法中有所體現(xiàn)，就是說采用必要的模擬氣泡生成過程對(duì)機(jī)組的運(yùn)行特性進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)諸多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，福伊特將能夠?yàn)榭蛻暨x擇注氣運(yùn)行技術(shù)，從而限度地提高游離氧含量并能最小限度地影響水輪機(jī)的性能和注氣運(yùn)行投入的成本。
最小間隙轉(zhuǎn)輪
葉片可調(diào)式水輪機(jī)，諸如軸流轉(zhuǎn)漿或燈泡式水輪機(jī)共同特點(diǎn)是葉片間的節(jié)距是變化可調(diào)的。同時(shí)葉片具有內(nèi)外側(cè)在圖向上有間隙的特點(diǎn)。這些間隙會(huì)增加水流的泄露，從而導(dǎo)致水流漩渦的形成。這些次生水流會(huì)引起流速增大，產(chǎn)生剪切效應(yīng)和水壓的速變以及低壓。所有這些因素都會(huì)對(duì)通過流道的魚類產(chǎn)生潛在的傷害，它們還有可能被卡住或長期停留在這些間隙中。
為了盡可能減小間隙水流對(duì)魚類生存的影響，福伊特研制出了最小間隙轉(zhuǎn)輪（MGR）技術(shù)，成為能源機(jī)構(gòu)關(guān)于*水輪機(jī)系統(tǒng)（AHTS）項(xiàng)目的一部分。MGR葉片采用形輪轂體設(shè)計(jì)，這樣在整個(gè)葉片節(jié)距調(diào)節(jié)范圍內(nèi)其設(shè)計(jì)間隙是常值。除了能夠提高魚類存活率，這種最小間隙的設(shè)計(jì)還能給水輪機(jī)發(fā)電效率帶來益處。
在過去的幾十年里，MGR 技術(shù)已在若干大型電站的軸流式機(jī)組上使用，包括華盛頓州Grant County的公用事業(yè)區(qū)Wanapum水壩、美國工程兵的Bonneville水壩和美國國家電力在俄亥俄河的工程。根據(jù)記錄，使用MGR機(jī)組使魚類的存活率超過95%。
無油輪轂體
葉片可調(diào)式轉(zhuǎn)輪輪轂體通常需要充滿壓力油。壓力油可以潤滑葉片的樞軸軸承和輪轂內(nèi)操作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的滑動(dòng)部件。但是使用輪轂潤滑油會(huì)因油的泄漏而造成水體污染。為消除該風(fēng)險(xiǎn)，1985年以來，福伊特一直在研發(fā)并使無油輪轂體技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。
用自潤滑的材料取代壓力油，不僅防止因意外的油泄漏而污染環(huán)境，而且使維護(hù)更為簡單。同時(shí)由于自潤滑軸承摩擦力低承載特性好，還不需要增加接力器的大小。