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小型水電站技術改造中應注意的幾個問題

09-03 12:57:13  瀏覽次數:642次  欄目:水利水電工程
標簽:水利工程管理,水利水電論文, 小型水電站技術改造中應注意的幾個問題,http://www.nvlbio.live

  摘要:列舉了小型水電站機組運行中存在的問題,根據技改工作實踐,提出了做好水電站的技術改造工作必須注意的幾個問題,強調要做好技術改造設計,機組增容改造時一定要重視輸水系統的核算,并抓住水輪機的改造。

  關鍵詞:小型水電站水輪機技術改造設計調研報告綜述

  1、前言

  我國農村小水電資源豐富,可開發量達71870MW,分布在全國1500多個縣(市)。到2001年底,已建成農村水電站4萬余座,裝機容量達28790MW,占全國農村水電資源可開發量的40%,其中運行30年以上的小水電站的裝機容量1530MW,運行20年以上的小水電站裝機容量7570MW,分別占已建成的小水電站總裝機容量的5.3%和26.3%。這些小水電站的特點是:裝機容量。ù蠖嘣500kW~3000kW以下),臺數多,技術落后,效率低,制造質量差,安全生產隱患多。有的已經改造或停運,有的正在改造,更多的則急需進行技術改造。

  為了宏觀指導小型水電站的技術改造工作,包括立項,改造設計(咨詢),施工,驗收和管理,使之更加科學化、規范化,水利部于1997年發布了行業標準SL193-97《小型水電站技術改造規程》。近幾年來,各地在小型水電站技術改造工作中取得了一定成績,但還存在一些問題,F就筆者在規程編寫調研和實際工作中遇到的一些問題談一些體會。

  2、認真總結,摸清問題

  許多小型水電站經過10年、20年甚至30年的運行,積累了許多運行檢修方面的寶貴資料,但是由于人員的變動等多方面的原因,許多圖紙(設計及設備)殘缺不齊,甚至機組上的標牌都已丟失,因此,技術改造前原始資料(包括水文、工程設計、設備及機組運行檢修記錄等)的收集、分析總結十分重要,這是做好技術改造工作的前提。

  早期建成的小型水電站,機組運行中常常遇到以下問題:

  2.1水輪機主要性能參數(N、H、Q)與電站實際運行參數不匹配

  1)70年代以前建成的一些小型水電站,由于當時、當地的客觀條件,存在“有窩找機”或“有機找窩”現象,致使機組參數與電站實際參數不符。

  2)我國早期編制的水輪機模型轉輪型譜中可供各水頭段選用的轉輪型號少,不少小型水電站只能“套用”相近轉輪,因而機組偏離電站實際運行參數。

  3)對小型水電站水輪機選型設計,有的地方管理部門不太重視,有的設計單位也不夠認真或水平不夠,因而使一些水電站的水輪機轉輪直徑或額定水頭或額定轉速選擇不當,造成機組性能參數與電站實際運行參數不匹配。

  4)有些小型水電站建成后,其實際的來水量或水頭等水文數據與設計資料不符或者缺少必要的水文資料,以致選用的水輪機性能參數與電站實際運行參數不適應。

  以上4種情況中的任何一種都會導致水輪機處于非最優工況區運行,造成機組運行效率低,耗水量多,振動及噪聲大,發電損失多,甚至水輪機使用壽命大大縮短。

  2.2水輪機性能落后,技術陳舊,制造質量差

  我國1964年頒布的水輪機模型轉輪系列型譜中的ZZ600、ZZ460、ZZ587、HL365、HL123、HL702、HL638等型號的水輪機轉輪有的至今仍在服役。這些轉輪相當于國外上世紀30年代~40年代的技術水平,其主要性能指標(單位流量Q11,單位轉速n11及模型效率ηm都比較低。

  有些小型水電站的水輪機加工質量差,缺陷多,久修不愈,長期帶病運行,出力不足,安全可靠性差。水輪機處在低效率、常發病條件下運行是不安全、不

  經濟的。

  2.3多泥沙河流上的水輪機磨蝕破壞嚴重

  據不完全統計,我國小型水電站中,約有1/3的水輪機存在空蝕和泥沙磨損問題,有些水輪機的大修間隔不到一年,導水葉和水輪機進水閥嚴重漏水,有的甚至難以正常開、停機。有的水輪機轉輪葉片發生嚴重裂紋或斷裂,不能保證安全運行。

  2.4水輪發電機絕緣老化,推力軸承燒瓦

  有些小型水電站的水輪發電機因運行年代長,定子、轉子的絕緣已嚴重老化,容易引發接地故障,威脅機組安全運行。由于制造或安裝質量較差,水輪發電機的推力軸承可靠性低,常導致燒瓦事故。

  2.5水輪機與電氣設備不配套

  有些小型水電站水輪機的輸出功率大于發電機或主變壓器的額定容量,形成“大馬拉小車”,使水電站的設計出力受到限制,發電時出現不正常的棄水現象。也有的水電站發電機容量大于水輪機出力,形成“小馬拉大車”,既浪費了設備容量,也增大了運行損耗。因此,小型水電站在進行技術改造前,必須查清存在哪些問題,包括實際運行時的水頭、來水量、棄水量、機電設備狀況、水工建筑物及金屬結構運行狀況等,只有徹底摸清問題,才能有針對性地進行技術改造,取得實實在在的改造成果。 3優化設計,獲取最大的經濟效益

  為了做好小型水電站的技術改造,一定要委托有資質的單位進行技術咨詢并做到優化設計,還要請專家對改造設計方案進行審查,因為一個好的設計方案,可以出水平出效益,反之,不重視設計,容易出庇漏而造成不必要的返工和經濟損失。例如,浙江橫錦水庫一級水電站,裝機容量2×3000kW,擬增容至2×4000kW,委托中國水利水電建設工程咨詢渤海公司承擔技術咨詢,優選了主機設備和制造廠家,不僅采用了國內最新技術產品,而且為業主節省了機組設備投資108.2萬元,占合同總價的15.7%。

  小型水電站的技術改造,必須貫徹“四性”原則,即先進性、合理性、經濟性和特殊性。應該針對各個水電站的具體情況,因地制宜,進行優化設計。所謂先進性就是要擇優選用一個性能先進、技術成熟的好轉輪和配套性能先進、運行可靠的水輪發電機及其輔助設備;合理性就是要緊密結合和妥善處理本電站的不可變更或不宜變更的制約條件;經濟性就是要在有限的投資情況下,盡量增加年發電量,提高水電站的經濟效益;特殊性就是特殊問題用特殊辦法處理。例如,針對多泥沙河流上運行的水輪機,既要改善其運行特性,又要采取抗泥沙磨損的綜合治理措施,延長水輪機的使用壽命,只有全面考慮才能較好地達到先進性、合理性和經濟性。多數小型水電站的技術改造以水輪發電機組的改造為主。在技術改造設計中,一般采取以下幾種方式:

  1)對于水頭、流量與原設計變化不大,而水輪機設備陳舊、性能落后的水電站,可采用更新改造或增容改造方式。選用該水頭段導水葉相對高度bO相同或相近的新型轉輪,如無合適的新型轉輪,則應重新(或改型)設計轉輪,或者改進過流部件型線與結構。其目的在于提高水輪機的運行效率,增容,增加年發電量。例如,北京西郊門頭溝軍莊水電站,裝有6臺ZD760-LM-100型機組,單機額定出力125kW,實發100kW,采用優化設計的三葉片轉輪后,單機出力提高到180kW,比原設計提高44%,比改造前提高80%。

  2)對于水頭、流量比原設計減少了的水電站,宜采取減容改造方式。即根據水電站的實際運行水頭和流量,降低水輪機的額定水頭,減小額定輸出功率,選用合適的新型轉輪或重新設計轉輪,其目的是將水輪機調整到最優或較優工況區運行,以提高其運行效率,增加年發電量。例如,山西省靈邱縣北泉水電站,裝機2×1250kW,水輪機型號為HL702-WJ-71(H=42m,Q=3.62m3/s),枯水期實際電站平均流量僅2.3m3/s,一臺機也只能帶400kW~600kW,因此,專門為枯水期配制了一個轉輪,額定出力800kW,投運后出力反而比改造前增加200kW,多發電效益十分明顯;又如江西省新余市江口水電站,原設計水輪機型號為ZD587-LH-330(H=19.5m,Q=54.7m3/s,N=8800kW),電站實際運行水頭僅17m,機組只能發7800kW,水輪機型號改用ZD105-LH-330后,單機出力提高到9000kW,增容15%。

  3)對于水頭、流量比原設計增大了的水電站,應采取增容改造方式。應根據電站實際運行水頭和流量增大的具體條件,提高水輪機的額定水頭,加大額定輸出功率,選用合適的新型轉輪或者重新設計轉輪,其額定轉速應結合水輪發電機的改造方式確定,最終應使水輪機在較高效率區運行。這樣既加大了

  單機容量又提高了水輪機的運行效率,電站年發電量也有較大增加。例如,廣西靖西縣坡卅一級水電站,裝機2×500kW,原設計水輪機型號為HL300-WJ-50(H=35m,Q=4m3/s),而電站實際運行水頭達40m,故將水輪機型號更換成HL240-WJ-50,每臺機的出力提高90kW,增容18%;又如浙江省諸暨市石壁水庫電站,裝機容量1460kW(2×630+1×200),電站結合保壩工程,將土壩加高7.5m,增設溢洪道,提高了運行水頭,故將原HL123-WJ-71型水輪機改為HL123-WJ-74型(轉輪直徑增加3cm),單機容量由630kW增加到800kW,增容27%,對水輪機尾水管和后蓋板也進行了技術處理,還更換了發電機定子和轉子繞組并提高了絕緣等。

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