摘要：本文通过指出水轮机目前已有的类型和在水电建设中运用时存在的一些问题，不同层次的介绍了水轮机相关技术的发展，并阐述了机器人叶片修复技术的运用对促进相关领域自动化的意义。并结合国际水电建设趋势，简要介绍了可逆式水泵水轮机和潮流水轮机两种新型水轮机的发展。

关键词：水轮机调节；水轮机修复；新型水轮机；发展与展望

引言

伴随着我国水电事业的发展，以及国家政策对水电开发相关创新技术的大力支持，我国科研院所培养了一批又一批水利水电行业高端技术人才。作为水电建设的主要设备，水轮机也得到了很大程度的发展与改进。伴随着新一轮的水电开发热潮，新型水轮机及相关技术的发展也孕育而出。

1.水轮机的介绍及在水电建设中的发展

水轮机是一种将水能转换成旋转机械能的机械装置，通过主轴带动发电机又将旋转机械能转换成电能。水轮机及辅机是重要的水电设备，它的性能优劣，结构完善与否，直接涉及到水电事业发展的程度。水轮机是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，其技术发展与我国水电行业的发展规模相适应。在我国电力需求的强力拉动下，以及我国对清洁可再生能源科学开发的重视，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高，相应的我国的水轮机制造技术也已达世界先进水平。

水轮机类型有很多，按照其对水流能量转换特征的不同可分为反击式和冲击式。针对各种不同的情况，为了更有效的利用水资源，争取更高的效益，不同的水电站所选取的水轮机也不同。针对转轮的布置方式不同，水轮机的装置形式有立式和卧式两种。而且对于同一厂家生产的水轮机，针对不同的水电站运行环境，其相应的部件尺寸也会有所改动。这些原因极大程度的促进了水轮机相关技术的发展。

2.水轮机相关技术的发展与展望

2.1水轮机调节技术的发展

近几十年来，通过广大工程技术人员的努力，我国水轮机调节技术取得了显著的进步，获得了一批具有国际先进水平的科研成果，创造了具有我国自己知识产权的微机调速器新产品，为水电建设提供了品种丰富、品质优良的水轮机控制设备，较好的满足了迅速发展的水电建设事业的需求，有力地支持了电力工业的生产[1]。

2.2水轮机运行稳定技术的发展与运用

水轮机安全可靠的运行能够更好的为该水电站带来发电效益，因此我们对水轮机组运行稳定性的研究有助于水电站安全生产，并通过对问题的及时发现及时补救以减少检修成本和提高检修的效率。影响水轮机运行稳定的因素有很多，以空化空蚀现象为例。

水轮机在运行中，不可避免的会出现空化空蚀现象，随着水轮机不断地向大容量、高水头、高比转速方向发展，空化空蚀对水轮机稳定运行的影响也越来越大。由于空化空蚀危害的严重性，我国相关领域科研机构都进行了大量的研究，总结了一些有效的措施。针对设计制造方面，采用合理的翼型以尽可能使叶片背面的压力分布趋向均匀，在加工时尽量提高翼型曲线的精度和叶片表面的光洁度，以保证叶片具有平滑的流线型断面形状。必要时选用耐蚀、耐磨性能较好的材料[2]。针对运行维护层次，进行拟定合理的水电站运行方式，尽可能避免在空蚀现象严重的工况区运行。最后针对工程措施方面，通过选取合理的水轮机安装高程，确保叶片流道内最低压力不低于汽化压力。

2.3水轮机修复专用机器人的研究

伴随着智能化的发展，机器人在水轮机相关部件的修复领域也得到了运用。由于水轮机运行环境及本身材质的因素，导致水轮机相关部件需要经常性的进行修复。以水轮机转轮叶片为例，采用人工作业不仅效率低，而且工作环境恶劣，影响工人的身体健康。另外，人工打磨后的叶片形状很难和原设计形状吻合，严重影响到水轮机的过流，降低水轮机工作效率。采用叶片修复机器人，不仅能保证叶片设计形状，缩短检修周期，还能把工人从繁重、恶劣的工作条件中解放出来[3]，能够带来很好的经济效益和社会效益，也一定程度上促进了相关领域自动化的发展。

3.現代新型水轮机的研究方向

3.1抽水蓄能及可逆式水泵水轮机

随着电力工业的迅速发展，我国某些水资源较贫乏地区的电力系统出现了调峰容量不足、系统运行经济性差等严重问题，抽水蓄能水电站的发展及相应水泵水轮机的发展显得至关重要。

在可逆式水泵水轮机的发展中，由于增大机组尺寸和提高运行水头具有显著的经济效益，所以目前的趋势是制造高水头、高比转速和大容量的大型混流可逆式机组[4]。

目前可逆式水泵水轮机的发展需要克服许多问题。针对水头增高，在转轮、导页、顶盖、蜗壳等机组部件上的外力也相应增加。此外，提高水泵水轮机的运行水头时，机组承受的水推力很大，并且在压水启动中，导叶漏水问题也很严重，所以，在高水头可逆式水泵水轮机的设计中还应当对这些方面采取相应措施。

3.2潮流水轮机的发展

潮流水轮机是一种无压降或低水头的水轮机，与风力机的基本原理相近，是将流体动能转换为机械能。潮流发电技术作为目前海洋能源开发的重要技术之一，受到了研究者们的广泛关注。和传统能源相比，潮能储量大，能够针对潮流发生时期进行预测，环境影响相对较小，因此潮流式水轮机在相关运用环境和政府的大力支持下已经得到了长足的发展，出现了多种类型的结构形式。根据其结构运行的情况，潮流水轮机可分为水平轴、竖轴和横轴3大类，并通过水流对叶片产生的力的主要作用方式的不同来进行差别选取。

结束语

水轮机的研究在我国起步比较晚，但发展速度却很快，本文就水轮机发展中存在的问题和相关技术以及新型水轮机的发展进行了简单的介绍，对水轮机发展领域起到一定程度的促进作用。随着一些技术问题的逐步解决，和新型水轮机技术的逐渐成熟，水轮机将会得到更广泛的运用和更加迅速的发展。

参考文献：

[1]孔昭年.水轮机调节技术的发展及展望[A].中国水力发电工程学会.2004中国水电控制设备论文集[C].中国水力发电工程学会：，2004：7.

[2]林道远，林建兴.水轮机运行稳定性的研究与展望[J].山东工业技术，2018（01）：35.

[3]陈金金，李丽荣，陈阳，陈庚，汪家斌.水轮机叶片修复专用机器人的发展现状及应用展望[J].机械，2011，38（07）：1-6.

[4]王德意.抽水蓄能电站及可逆式水泵水轮机的发展[J].陕西水力发电，1991（04）：20-25.

作者简介：田晶（1996年3月）女汉族河北省徐水县身份证号：230208199603030029本科生研究方向：水利水电工程