关于水电站技术改造的分析

关于水电站技术改造的分析

【摘要】确保水电站发电设备的安全与可靠是保证水电站正常运转的前提与基础。对水电站进行必要的技术改造是保证水电站安全生产、降低检修费用、提高水电站经济性的一种有效途径。在本文中，笔者根据在水电站工作的相关经验，就水电站技术改造工作进行了详细的探讨，详细阐述了水电站机组运行中的问题，指出水电站技术改造中常采取的措施，并就水电站技术改造工作中应当注意的问题进行了说明，对于促进水电站技术改造工作具有非常积极的意义。 【关键词】水电站；技术改造；水运转；安全生产

1.前言

我国的广西省拥有非常丰富的水电资源丰富，截止到到2012年年末，整个地区拥有2 400多座已建成的中小型水电站，这些中小型水电站的总装机容量大约为600万千瓦，约占全国水电资源可开发总量的五分之一。虽然当前的广西地区水电资源已经有了较高程度的开发，但是很多水电站存在装机容量小、设备陈旧，电气设施老化和破损严重等现象，并且机械设备故障率较高，发电效率较低，拥有很大的技术改造增容空间。因此，为了充分发挥这些旧水电站的优势，我们应根据水电站的实际情况，采用合理的技术手段对这些水电站进行改造。

2.水电站机组运行中的问题

2.1水轮机性能落后

很多水轮机技术陈旧，并且存在制造质量差现象，现在了水轮机性能。甚至在某些水电站仍旧存在使用ZZ560、HL365、ZZ460 等型号的水轮机转轮的现象，这些水轮机转轮的单位流量、转速以及模型效率等相关性能参数都很差，仅仅相当于西方发达国家二十世纪中期的技术水平。此外，受条件限制，有些小型水电站选用的水轮机加工质量不过关，容易产生故障，长期带病运行，具有较差的运行稳定性。

2.2水轮机性能参数与运行参数有出入

水轮机性能参数与运行参数有出入，导致水轮机不能再最优工况区运行，降低了水电站机组运行效率（耗水量多一集发电损失大等），同时还会大大缩短水轮机的使用寿命。这种现象与我国早期编制的水轮机模型转轮型谱有关系[1]。转

轮型谱中涉及的转轮型号少，而有些水电站找不到与本站相匹配的转轮型号，因而只能选用相近转轮，造成了某些水电站存在水轮机性能参数与该水电站实际运行参数有一定出入的现象。此外，有些水电站在建设时没有对实际的来水量的相关水文数据进行详细考察，在建成后的水电站实际水文数据与设计资料不匹配，因此导致了水电站机组性能参数偏离实际运行参数的现象发生。 2.3水轮机与电气设备不匹配

水电站的水轮机与电气设备不匹配的现象直接导致后果是浪费水电站的设备容量，增大水电站的运行损耗。水轮机与电气设备不匹配的问题主要表现在如下两个方面：（1）“大马拉小车”。即水电站的水轮机具有较大的输出功率，而水电站的发电机额定容量较小，这样的水轮机与发电机相配套必然会大大限制机组的出力。（2）“小马拉大车”。这种现象与上述刚好相反，水电站发电机容量较大，而水轮机输出功率较小，严重浪费了设备容量。 2.4水轮发电机绝缘老化严重

某些小型水电站的高层管理者为一些私人老板或者个体企业，不具备水电站的系统理论相关知识，在没有对水电站设备全面把握的基础上为了短期的经济效益而对水电站设备进行盲目跟从型的投资。甚至直到某些设备出现了严重的故障问题，严重影响了水电站正常运行的条件下才会进行设备的维护和管理。此外，职能型组织结构依然在某些小型水电站得到沿用，对水电站设备的运行、维护工作采用运行、维护细致分工的模式，降低了设备的维护效率。在长期缺乏有效维护的情况下水轮发电机因运行年代长，定子、转子的绝缘老化极为严重，非常容易引发接地故障，使得水轮发电机组难以维持正常的运行。其中图1为传统的水电站组织结构图。

小型水电站

技术安全部 运行部 检修部 机电物资部

水务班 运行班 电气班 机械班

图1 小型水电站传统组织结构图

2.5水轮机磨蚀破坏严重

河流多泥沙的情况容易造成水电站水轮机磨损破坏[2]。根据相关行业的统计，在全国范围内的小型水电站中，大约存在三分之一的水电站的水轮机存在空蚀以及严重的泥沙磨损现象，导致了导水叶、进水阀等出现漏水问题，甚至严重的影响设备正常开、停机的程度。此外，水轮机磨蚀破坏严重造成叶片裂纹或断裂，极大的降低了设备的安全可靠性。

3.水电站技术改造分析

为了充分做好水电站的技术改造工作，在实际的水电站技术改造中，应当委托有一定资质的单位进行技术改造工作的相关咨询，同时做好对改造设计方案的审查工作。水电站的技术改造应以先进性、合理性、经济性为原则，同时考虑水电站的实际情况，因地制宜，对改造方案进行优化设计。由于多数小型水电站的技术改造以水轮发电机组的改造为主。针对水电站的技术改造设计中可以分如下几种具体情况进行阐述：

3.1水轮机设备陈旧、性能落后的情况

对于水轮机在长时期不断运行后设备陈旧、性能较差的水电站，为了有效提高水电站的水轮机运行效率，其技术改造的方式可选用更新改造或增容改造。技术改造选用的新型水轮机转轮应与该水电站水头段导水叶相对高度一样（或近似）。如果没有与该水头段相匹配的合适转轮，则应根据水电站的实际情况进行必要的改型设计，或者重新设计转轮，甚至可以对新型转轮的过流部件型线与结构进行必要的改进，其实满足水电站的增容、增加年发电量的技术改造要求。在正式确定水轮机功率后，应为其配置与其匹配的水轮发电机。此外，根据技术改造要求核算相应的辅助设备，对于不合理的辅助设备应及时予以更换。 3.2水电站多泥沙的情况

对于处于多泥沙河流段的水电站，水电站的技术改造应注重考虑水轮机磨损问题。水电站的技术改造可选用与抗磨措施相结合的方法，充分考虑水电站水轮机的过机含沙量、泥沙中值粒径等相关因素，可使用单位转速较低、单位流量较小同时又具有较高模型效率的新型转轮，并根据水电站的实际情况适当降低和匀化导叶区流速。此外，为了有效降低水轮机的磨损，还应对水轮机采取合理的抗磨措施，如保护涂层等，以有效延长水轮机使用寿命。 3.3水头、流量与原设计不符的情况

水头、流量与原设计不符应分以下两种情况进行讨论：（1）水头、流量超过原设计，这种情况下的水电站技术改造可采用增容改造方式。（2）水头、流量小于水电站原设计，此时的水电站技术改造宜采取减容改造方式。这两种方式的技术改造都应充分考虑水电站的实际运行水头和流量。不同的是，前者需要根据实际情况合理提高水轮机的额定水头，加大额定输出功率，而后者则需要根据实际情况适当降低水轮机的额定水头，减小额定输出功率。然后选用合适的新型转轮或重新设计转轮，将水轮机调整到最优或较优工况区运行。例如对于山西省灵邱县北泉水电站的技术改造，其装机2×l250kW，水轮机型号为HL702-WJ-71。该水电站在枯水期的平均流量仅2.3立方米每秒，一台机器出力大约在400-600kW的范围。但是在技术改造中专门为本水电站枯水期配置一个额定出力80OkW的转轮，在投运后其出力与技术改造前相比，多增加了200kW的出力。 3.4水轮机与电气设备不匹配的情况

对于“大马拉小车”，可以根据水电站的具体情况单独改造水轮发电机。为提高绝缘等级或改进通风系统等实现增容。如果主变容量不满足要求，则可换用新变压器。对于“小马拉大车的水电站，可对水轮机进行改型，达到增容目的。

4.在水电站技改中应注意的问题

（1）增容改造须分清主次。由于水电站的水轮机处于原动机的地位，影响参数多，具有一定的选型技术难度，因此在改造中应以水轮机的改造为根本，其次再考虑其他机电设备的整改工作。

（2）重视竣工验收。竣工验收工作，应在水电站技术改造工程后进行的生产试运行合格后予以进行，确保水电站技术改造目的。

（3）重视水力核算。水力核算即是对水轮机输水系统的过流量和水头损失的数值关系进行核算。最大过流量和水头损失是制约水轮机增容的关键，因此应对水力核算予以足够重视。

5.结语

对水电站进行技术改造，有利于保证水电站安全生产、降低检修费用，同时也是提高水电站经济性的一种有效途径。水电站的技术改造应根据水电站的实际情况，如水轮机设备陈旧和性能落后、水电站多泥沙、水轮机与电气设备不匹配、流量与水电站原设计不符等，具体问题具体分析，同时在技术改造中分清增容改

造的主次，重视竣工验收和输水系统的水力核算等，切实做好水电站的技术改造工作。 【参考文献】

[1] 李春生、陈奇峰、邹志鹏.当前农村水电站水轮机技术改造中的几个问题[J].中国农村水电及电气化,2011,(16):21-22.

[2] 杨旭、马素萍、陈锐、赵兴康.小水电站节能增效的好途径—记箐门口二级水电站和漫海水电站技术改造[J].水利水电技术,2012,(08):35-38.