關(guān)于我們

在線客服

幫助

24小時客服:010-82326699 400-810-5999

建設(shè)工程教育網(wǎng) 報錯頁面_建設(shè)工程教育網(wǎng)

您訪問的頁面已經(jīng)離家出走了

您可以:返回 上一頁或者返回首頁
9秒后跳轉(zhuǎn)到建設(shè)工程教育網(wǎng)首頁
 > 正文

小型水電站技術(shù)改造中應(yīng)注意的幾個問題

2008-11-10 16:38    【  【打印】【我要糾錯】

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

  關(guān)鍵詞:小型水電站水輪機技術(shù)改造設(shè)計調(diào)研報告綜述

  1、前言

  我國農(nóng)村小水電資源豐富,可開發(fā)量達71870MW,分布在全國1500多個縣(市)。到2001年底,已建成農(nóng)村水電站4萬余座,裝機容量達28790MW,占全國農(nóng)村水電資源可開發(fā)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(shù)多,技術(shù)落后,效率低,制造質(zhì)量差,安全生產(chǎn)隱患多。有的已經(jīng)改造或停運,有的正在改造,更多的則急需進行技術(shù)改造。

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

  2、認真總結(jié),摸清問題

  許多小型水電站經(jīng)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(shè)計及設(shè)備)殘缺不齊,甚至機組上的標牌都已丟失,因此,技術(shù)改造前原始資料(包括水文、工程設(shè)計、設(shè)備及機組運行檢修記錄等)的收集、分析總結(jié)十分重要,這是做好技術(shù)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(shù)(N、H、Q)與電站實際運行參數(shù)不匹配

  1)70年代以前建成的一些小型水電站,由于當時、當?shù)氐目陀^條件,存在“有窩找機”或“有機找窩”現(xiàn)象,致使機組參數(shù)與電站實際參數(shù)不符。

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

  3)對小型水電站水輪機選型設(shè)計,有的地方管理部門不太重視,有的設(shè)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(zhuǎn)輪直徑或額定水頭或額定轉(zhuǎn)速選擇不當,造成機組性能參數(shù)與電站實際運行參數(shù)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(shù)據(jù)與設(shè)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(shù)與電站實際運行參數(shù)不適應(yīng)。

  以上4種情況中的任何一種都會導致水輪機處于非最優(yōu)工況區(qū)運行,造成機組運行效率低,耗水量多,振動及噪聲大,發(fā)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(shù)陳舊,制造質(zhì)量差

  我國1964年頒布的水輪機模型轉(zhuǎn)輪系列型譜中的ZZ600、ZZ460、ZZ587、HL365、HL123、HL702、HL638等型號的水輪機轉(zhuǎn)輪有的至今仍在服役。這些轉(zhuǎn)輪相當于國外上世紀30年代~40年代的技術(shù)水平,其主要性能指標(單位流量Q11,單位轉(zhuǎn)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(zhì)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(fā)病條件下運行是不安全、不

  經(jīng)濟的。

  2.3多泥沙河流上的水輪機磨蝕破壞嚴重

  據(jù)不完全統(tǒng)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(zhuǎn)輪葉片發(fā)生嚴重裂紋或斷裂,不能保證安全運行。

  2.4水輪發(fā)電機絕緣老化,推力軸承燒瓦

  有些小型水電站的水輪發(fā)電機因運行年代長,定子、轉(zhuǎn)子的絕緣已嚴重老化,容易引發(fā)接地故障,威脅機組安全運行。由于制造或安裝質(zhì)量較差,水輪發(fā)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(shè)備不配套

  有些小型水電站水輪機的輸出功率大于發(fā)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(shè)計出力受到限制,發(fā)電時出現(xiàn)不正常的棄水現(xiàn)象。也有的水電站發(fā)電機容量大于水輪機出力,形成“小馬拉大車”,既浪費了設(shè)備容量,也增大了運行損耗。因此,小型水電站在進行技術(shù)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(shè)備狀況、水工建筑物及金屬結(jié)構(gòu)運行狀況等,只有徹底摸清問題,才能有針對性地進行技術(shù)改造,取得實實在在的改造成果。 3優(yōu)化設(shè)計,獲取最大的經(jīng)濟效益

  為了做好小型水電站的技術(shù)改造,一定要委托有資質(zhì)的單位進行技術(shù)咨詢并做到優(yōu)化設(shè)計,還要請專家對改造設(shè)計方案進行審查,因為一個好的設(shè)計方案,可以出水平出效益,反之,不重視設(shè)計,容易出庇漏而造成不必要的返工和經(jīng)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(shè)工程咨詢渤海公司承擔技術(shù)咨詢,優(yōu)選了主機設(shè)備和制造廠家,不僅采用了國內(nèi)最新技術(shù)產(chǎn)品,而且為業(yè)主節(jié)省了機組設(shè)備投資108.2萬元,占合同總價的15.7%。

  小型水電站的技術(shù)改造,必須貫徹“四性”原則,即先進性、合理性、經(jīng)濟性和特殊性。應(yīng)該針對各個水電站的具體情況,因地制宜,進行優(yōu)化設(shè)計。所謂先進性就是要擇優(yōu)選用一個性能先進、技術(shù)成熟的好轉(zhuǎn)輪和配套性能先進、運行可靠的水輪發(fā)電機及其輔助設(shè)備;合理性就是要緊密結(jié)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(jīng)濟性就是要在有限的投資情況下,盡量增加年發(fā)電量,提高水電站的經(jīng)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(jīng)濟性。多數(shù)小型水電站的技術(shù)改造以水輪發(fā)電機組的改造為主。在技術(shù)改造設(shè)計中,一般采取以下幾種方式:

  1)對于水頭、流量與原設(shè)計變化不大,而水輪機設(shè)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(zhuǎn)輪,如無合適的新型轉(zhuǎn)輪,則應(yīng)重新(或改型)設(shè)計轉(zhuǎn)輪,或者改進過流部件型線與結(jié)構(gòu)。其目的在于提高水輪機的運行效率,增容,增加年發(fā)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(fā)100kW,采用優(yōu)化設(shè)計的三葉片轉(zhuǎn)輪后,單機出力提高到180kW,比原設(shè)計提高44%,比改造前提高80%。

  2)對于水頭、流量比原設(shè)計減少了的水電站,宜采取減容改造方式。即根據(jù)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(zhuǎn)輪或重新設(shè)計轉(zhuǎn)輪,其目的是將水輪機調(diào)整到最優(yōu)或較優(yōu)工況區(qū)運行,以提高其運行效率,增加年發(fā)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(zhuǎn)輪,額定出力800kW,投運后出力反而比改造前增加200kW,多發(fā)電效益十分明顯;又如江西省新余市江口水電站,原設(shè)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(fā)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(shè)計增大了的水電站,應(yīng)采取增容改造方式。應(yīng)根據(jù)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(zhuǎn)輪或者重新設(shè)計轉(zhuǎn)輪,其額定轉(zhuǎn)速應(yīng)結(jié)合水輪發(fā)電機的改造方式確定,最終應(yīng)使水輪機在較高效率區(qū)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(fā)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(shè)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(jié)合保壩工程,將土壩加高7.5m,增設(shè)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(zhuǎn)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(shù)處理,還更換了發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子繞組并提高了絕緣等。

  以上1)、3)兩種情況,當水輪機功率確定之后,都需要為其配套相應(yīng)功率的水輪發(fā)電機。對輔助設(shè)備也要進行核算,以決定是否更換。

  4)對于多泥沙水電站,應(yīng)考慮泥沙磨損問題,應(yīng)采用與抗磨措施相結(jié)合的改造方式。改造設(shè)計中應(yīng)根據(jù)水輪機的過機含沙量,泥沙中值粒徑d50及泥沙礦物成份等條件,選用單位轉(zhuǎn)速n11相近或略低,單位流量Q11適當減小,模型空化系數(shù)σm適當降低,模型效率ηm較高的新型轉(zhuǎn)輪;并合理加大導水葉分布圖相對直徑DO,改進導水葉型線,降低和勻化導葉區(qū)流速;同時從結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝、材料和保護涂層等方面采取抗磨措施,以保證水輪機的安全運行,延長其使用壽命,最終達到更新改造或增容改造的目的。例如云南元江縣中河底一級水電站,裝機容量4×1000kW,水輪機型號HL220-WJ-50,Hr=60m,Qr=2.23m3/s,實測最大過機含沙量174kg/m3,泥沙中值粒徑d50=0.45mm,石英含量高,水輪機過流部件磨損十分嚴重,且發(fā)不到額定出力,大修周期不到一年。技術(shù)改造措施:(1)按枯水期和渾水期不同泥沙條件分別設(shè)計制造2個HL220改進型轉(zhuǎn)輪;(2)改進水輪機結(jié)構(gòu)并采取多種抗磨措施(包括采用優(yōu)質(zhì)材料);(3)開發(fā)了尾水能量回收裝置,回收利用2m尾水跌水落差。經(jīng)改造后的1號機,出力由原不到1000kW增加到1150kW以上,大修周期延長到3年,經(jīng)濟效益十分顯著。

  除以上4種情況外,對“大馬拉小車”的水電站,可以單獨改造水輪發(fā)電機,為提高絕緣等級或改進通風系統(tǒng)等實現(xiàn)增容,必要時可重新設(shè)計制造新的水輪發(fā)電機。主變?nèi)萘坎蛔憧蓳Q用新變壓器,舊變壓器仍可用于其他水電站。至于“小馬拉大車”的水電站,若水輪機采取改型亦無增容的可能,則暫按現(xiàn)狀運行,待日后再更新。

  4、要重視輸水系統(tǒng)的核算

  在小型水電站增容改造中,有一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)需要慎重對待,即水輪機輸水系統(tǒng)。尤其是一管多機的引水式壓力輸水系統(tǒng),應(yīng)當從水力和調(diào)節(jié)保證參數(shù)兩個方面進行核算。水力核算即是對水輪機輸水系統(tǒng)的過流量和水頭損失的數(shù)值關(guān)系進行核算,并繪制水頭損失與流量關(guān)系曲線Δh=f(Q),以分析選定最大允許的水輪機額定水頭和設(shè)計引用流量。

  調(diào)節(jié)保證核算就是從機組運行特性和輸水系統(tǒng)水力特性兩方面來核算機組運行的過渡過程中可能發(fā)生的最大水壓力和最大轉(zhuǎn)速升高值,并檢查前者是否在水輪機輸水系統(tǒng)設(shè)計水壓力的范圍內(nèi),以研究和確定采取加固補強措施的合理性和可能性。

  總之,水輪機輸水系統(tǒng)的最大過流量和水頭損失及其所能承受的最大水壓力,是制約水輪機增容的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),不可忽視。否則,會影響技術(shù)改造的經(jīng)濟效益和安全運行。例如,廣東大隆洞水電站,水頭8m~25m,原裝有1臺軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(德國進口)。水輪機型號MK141/L,額定水頭20m,額定流量12m3/s。發(fā)電機型號為SM14/220-32,額定功率2000kW.電站為利用洪水期的棄水增加年發(fā)電量,于1980年在原壓力引水總管上接分岔管,并在原廠房左岸擴建2臺800kW軸流定漿式水輪發(fā)電機組(水輪機型號ZD661-LH-120,Hr=12.9m,Qr=8m3/s)。技術(shù)改造后曾多次在洪水期做試驗,在額定水頭下,單機運行時均可達到額定功率。但在3臺機同時運行時,導水葉開度100%時,原2000kW機只能發(fā)1150kW,新裝的1號機只能發(fā)600kW,而2號機只能發(fā)550kW,3臺機總共才能發(fā)2300kW,比原1臺機時只多發(fā)300kW,比增擴的2臺機(1600kW)少1300kW很明顯,由于該電站原輸水系統(tǒng)最大過流能力Qmax和水頭損失Δhmax的限制,因而造成洪水期3臺機出力受阻,這個教訓值得其他水電站參考吸取。

  5、增容改造必須分清主次

  由于水輪機和發(fā)電機是兩個不同范疇的對象,其技術(shù)發(fā)展階段不同;也由于水輪機在水輪發(fā)電機組中處于原動機的地位,故水輪機運行效率高低影響顯著;水輪機的選型技術(shù)難度較大,影響參數(shù)也多,在水電站實際運行中出現(xiàn)的問題也比較多,這是符合客觀規(guī)律的。因此,要求在小型水電站的增容改造中,必須分清主次,首先要抓住水輪機的改造,從而帶動水輪發(fā)電機和整個水電站機電設(shè)備及水工金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造,這是應(yīng)當遵循的原則。

  6、一定要重視竣工驗收

  為了檢驗小水電機組增容改造成果,對單機容量5MW及以上的水輪機,應(yīng)作技改前后性能對比測試;為保證技改工程質(zhì)量,一定要做機組起動驗收,起動驗收合格后才能進行試生產(chǎn)運行;只有經(jīng)過試生產(chǎn)運行合格并且遺留問題都已處理完畢,才能最終進行改造工程的竣工驗收,確保長期高效安全運行。

收藏分享:論壇
分享到:
相關(guān)新聞
  • 特色班
    4大班次+2-3套全真模擬題
    提升學習效果
  • 精品班
    4大班次+2-3套全真模擬題+1套預(yù)測試題
  • 實驗班
    3套全真模擬題+2套預(yù)測試題+考前沖關(guān)寶典
  • 定制班
    3套模擬題+3套預(yù)測題+考前沖關(guān)寶典+考前重點
  • 移動班
    以知識點為單元授課練習,
    強化重點、難點、考點
版權(quán)聲明

  1、凡本網(wǎng)注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬建設(shè)工程教育網(wǎng)所有,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、鏈接、轉(zhuǎn)貼或以其他方式使用;已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,且必須注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其法律責任。
  2、本網(wǎng)部分資料為網(wǎng)上搜集轉(zhuǎn)載,均盡力標明作者和出處。對于本網(wǎng)刊載作品涉及版權(quán)等問題的,請作者與本網(wǎng)站聯(lián)系,本網(wǎng)站核實確認后會盡快予以處理。
  本網(wǎng)轉(zhuǎn)載之作品,并不意味著認同該作品的觀點或真實性。如其他媒體、網(wǎng)站或個人轉(zhuǎn)載使用,請與著作權(quán)人聯(lián)系,并自負法律責任。
  3、本網(wǎng)站歡迎積極投稿。