□唐天保（新疆電力設(shè)計院）

小型水電站技術(shù)改造措施的研究

□唐天保（新疆電力設(shè)計院）

水電站屬于一項綜合工程設(shè)施，主要完成水能向電能的轉(zhuǎn)換。它包括由泄水、擋水建筑物形成的水電站引水系統(tǒng)以及水庫、機電設(shè)施、發(fā)電廠房等。經(jīng)引水系統(tǒng)將水庫的高水位引入廠房，通過對水輪發(fā)電機的推動從而產(chǎn)生電能，然后通過升壓變壓器、輸電線路、開關(guān)站等將電能送入電網(wǎng)。文章針對小型水電站進行了分析，闡述了我國小型水電站在運行過程中存在的問題，并進一步給出了相關(guān)的措施進行水電站的技術(shù)改造。

小型水電站；技術(shù)改造；現(xiàn)狀分析；措施

前言

水電開發(fā)工程要走向持續(xù)、健康、穩(wěn)定的發(fā)展道路，就要對水電進行大力的發(fā)展，將水電工程與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系進行認真的處理，使其能夠和諧發(fā)展，保證水電開發(fā)工作既滿足水電建設(shè)的重任，同時還能做到對生態(tài)的保護。很多地區(qū)具有較高的水利資源開發(fā)率，一項非常重要的工作就是電站的挖潛改造。筆者通過對水電開發(fā)的研究，針對小型水電站技術(shù)改造談了幾點粗淺認識。

1.確定改造項目，現(xiàn)狀分析

受到時代和科學技術(shù)的限制，很多小水電站具有安全生產(chǎn)隱患多、制造質(zhì)量差、效率低、技術(shù)落后、臺數(shù)多、裝機容量小等特點。雖然得到了上級部門的支持和指導，已經(jīng)整頓和改造了很多電站，但是技術(shù)層面支撐的缺乏、管理工作不到位等使得發(fā)揮電站效益的工作難上加難。

而很多小型水電站已經(jīng)工作了幾十年或者更長時間，其建設(shè)時的很多施工資料、技術(shù)資料已經(jīng)丟失，且很多都屬于“三邊”工程，技術(shù)資料原本就沒有留下，這樣就大大增加了設(shè)備改造和檢修工作的難度。因此，水電站歷史資料的收集、分析和整理是非常繁雜、細致、深入的工作，它是技術(shù)改造工作順利進行的根本。

目前小型水電站的機電設(shè)備還有一些20世紀五六十年代的產(chǎn)品，具有噪聲大、運行效率低、性能差的缺點和問題，其中不乏一些已經(jīng)被淘汰、被國家明令禁止使用的設(shè)備。還有很多小型水電站是在80年代修建的，基本屬于徑流電站，在運行過程中，這類電站會受到很多因素的影響，制約了發(fā)電效益和機組運行。

第一，攔水壩沒有足夠的排渣去污能力，這就導致了進水口沒有足夠的進水量；第二，缺少沖砂閘和沖砂道，引水渠的沖砂效果不夠理想，導致了堵塞引水渠道，阻礙過水量，最終使機組不能良好的運行，效率低下；第三，沒有完善的前池水位遙測工作，導致機組不能穩(wěn)定的發(fā)電；第四，在運行過程中機組軸承溫度過高，對機組出力造成嚴重的影響，軸承推力瓦掛瓦方法沒有足夠的精度，同時不合格的軸瓦合金材料等都將會導致高溫現(xiàn)象發(fā)生；第五，不合理的水輪機安裝過程以及運行工況，造成了水輪機工作輪受到嚴重的汽蝕（為減少汽蝕影響可以對水輪機尾水安裝高程進行調(diào)整）；第六，沒有配套的輸變電設(shè)備和發(fā)電機組，對于很多小水電站而言，輸出功率超出主變壓器或發(fā)電機的額定容量很多倍，造成了“大馬拉小車”現(xiàn)象，限制了水電站的設(shè)計出力情況，進行發(fā)電過程中，棄水等不正常的現(xiàn)象時有發(fā)生。也存在一些水電站水輪機的出力小于水電站發(fā)電機容量，造成“小馬拉大車”現(xiàn)象，這對于設(shè)備容量而言是一種浪費，同時也大大增加了運行損耗。

2.為獲取經(jīng)濟效益進行設(shè)計的優(yōu)化

小型水電站技術(shù)改造工作應(yīng)該選擇有資質(zhì)的單位，委托其進行技術(shù)咨詢，請專家審查改造設(shè)計的方案，從而使設(shè)計得到優(yōu)化。

小型水電站技術(shù)改造必須要堅持四項基本原則，即：特殊性、經(jīng)濟性、合理性和先進性。對于所有的水電站要充分考慮其自身的特點，要因地制宜，合理優(yōu)化設(shè)計。特殊性是指采用特殊的方法對特殊問題進行處理；所謂經(jīng)濟性則指在一定的投資情況下，盡最大可能進行發(fā)電量的增加，使水電站的經(jīng)濟效益得到提高；所謂合理性是指要對水電站所有不宜變更和不能變更的制約條件進行妥善處理和緊密結(jié)合；先進性是指要優(yōu)先選擇那些運行可靠、配套性能先進的水輪發(fā)電機和那些技術(shù)成熟、性能先進的好轉(zhuǎn)輪還有相關(guān)的輔助設(shè)備。例如，很多水輪機在多泥沙河流上運行，要注意對其運行特性的改善，同時還要采用綜合治理措施抵抗泥沙的磨損，使水輪機的使用壽命得到延長，必須進行充分的、全面的考慮才能滿足其對經(jīng)濟性、合理性以及先進性的要求。對于很多小型發(fā)電站而言，對水輪發(fā)電機組的改造就是其工作的重點。進行技術(shù)改造設(shè)計時，通?？梢圆捎靡韵聨追N方法：

第一，很多水電站的水輪機性能落后、設(shè)備陳舊，但是原設(shè)計、流量、水頭等沒有很大的變化，這時可以通過增容改造或更新改造的方式進行技術(shù)改造工作。進行新型轉(zhuǎn)輪的選擇時應(yīng)該選擇與該水頭段導水葉的高度相近或相同，如果沒有合適的新型轉(zhuǎn)輪，就要對轉(zhuǎn)輪進行重新設(shè)計，或者對過流部件的結(jié)構(gòu)和型線進行改進。從而達到使水輪機的運行效率得到提高，使其年發(fā)電量得到增加。

第二，很多水電站的流量、水頭比原設(shè)計少，則可以使用減容改造的方式。要充分考慮水電站的實際運行流量以及水頭，使水輪機額定水頭降低，使額定輸出功率減小，重新對轉(zhuǎn)輪進行設(shè)計或選擇適合的新型轉(zhuǎn)輪，從而達到使調(diào)整水輪機能夠較優(yōu)或最優(yōu)運行的工作狀態(tài)，使其運行效率得到提高，并使其年發(fā)電量得到增加。

第三，很多水電站的流量、水頭比原設(shè)計大則可以使用增容改造的方法。必須考慮電站的實際情況，充分對其流量和水頭的增大條件進行分析，使水輪機的額定水頭得到提高，使額定輸出功率得到加大，對轉(zhuǎn)輪進行重新設(shè)計或選擇適合的新轉(zhuǎn)輪，結(jié)合改造水輪發(fā)電機的方式確定其額定轉(zhuǎn)速，從而保證水輪機運行于高效率區(qū)。這種方式使單機容量得到了增加，使水輪機運行效率得到提高，同時使年發(fā)電量得到增加。

其中第一種和第三種情況，在確定了水輪機功率后，都要選擇適合的水輪發(fā)電機與其有配套的功率。同時還要核算起到輔助作用的設(shè)備，從而確定更換與否。

第四，有很多泥沙水電站，必須要注意泥沙磨損問題，進行改造時要結(jié)合抗磨措施。充分考慮水輪機過泥沙礦物成分、泥沙中值粒徑、機含沙量進行改造設(shè)計，選擇新型轉(zhuǎn)輪。

3.增容改造的注意事項

發(fā)電機和水輪機屬于不同的兩個范疇的對象，它們有著不同的發(fā)展階段；在水輪發(fā)電機組中水輪機的地位屬于原動機，所以說運行效率高低對于水輪機而言會產(chǎn)生非常顯著的影響；進行選擇水輪機類型的技術(shù)有很大的難度，有眾多影響參數(shù)綜合作用，在實際運行過程中，水電站常常會出現(xiàn)很多的問題，這些都滿足客觀的規(guī)律。所以說，進行小型水電站的增容改造工作時要求分清主次關(guān)系，首先要將水輪機的改造工作抓緊，然后進行水輪發(fā)電機的改造，并進一步對整個水電站的所有水工金屬結(jié)構(gòu)以及機電設(shè)備等進行技術(shù)改造，這都屬于必須遵循的原則。

4.結(jié)語

改造水電站能夠使設(shè)備利用率得到顯著提高，在技術(shù)上對電站經(jīng)濟效益的提高有著決定性的作用，本文針對小型水電站進行了分析，闡述了水電站在運行過程中出現(xiàn)的問題，并總結(jié)了當前水電站的運行現(xiàn)狀，這對我們是一種警示，提醒我們積極進行水電站的技術(shù)改造、管理和建設(shè)的工作，同時要將這些工作落實到位，特別是進行電站改造工作時要對小型水電站的技術(shù)改造進行宏觀的指導，同時注意集思廣議，對改造項目進行確定，然后要對課題進行優(yōu)化，充分與實際情況相結(jié)合，要做到有的放矢，還要對設(shè)計進行優(yōu)化，使經(jīng)濟效益最大化，對于電站改造完成之后的審計和驗收工作也要給予高度重視，樹立良好的科學管理理念，重視電站的建設(shè)，保證小型水電站通過改造后可以良好運行，并且要有最優(yōu)的工況，使其應(yīng)有的效益得到充分的發(fā)揮。

[1]曾必文.小型水電站技術(shù)發(fā)展與管理[J].中國科技博覽,2010(24).

[2]陳運東.淺析小型水電站發(fā)展與技術(shù)改造對策[J].中國科技博覽,2010(10).

[3]張平.小型水電站技術(shù)改造之我見[J].神州,2012(5).

2012-05-30