李道永，楊中瑞，張 建，袁光勤

(四川省都江堰東風(fēng)渠管理處，成都，610081；2.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都，611200)

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羅家橋聯(lián)辦電站改造工程水輪機(jī)型號(hào)的確定

李道永1，楊中瑞2，張 建1，袁光勤1

(四川省都江堰東風(fēng)渠管理處，成都，610081；2.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都，611200)

羅家橋聯(lián)辦電站 改造工程 水輪機(jī)型號(hào)

郫縣羅家橋聯(lián)辦電站是都江堰灌區(qū)渠系徐堰河上的渠道引水式電站，裝設(shè)三臺(tái)軸流定槳式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量3×1250kW,額定工作水頭10m，設(shè)計(jì)引用流量3×16m3/s，年發(fā)電量2151.67萬kWh，年利用小時(shí)數(shù)5738h。電站通過一回35kV線路送至郫縣三道堰變電站并網(wǎng)，另有2回35kV近區(qū)負(fù)荷線路。

羅家橋聯(lián)辦電站已運(yùn)行22年，主要設(shè)備都已進(jìn)入老化期，已達(dá)到或超過設(shè)備使用年限，同時(shí)受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件及設(shè)計(jì)理論限制，電站裝機(jī)容量偏小，水能利用不充分，所選用的水輪發(fā)電機(jī)組效率較低，且其過流部件空蝕和泥沙磨損嚴(yán)重，已經(jīng)達(dá)到擴(kuò)大性大修的階段。因此，應(yīng)綜合考慮在擴(kuò)大性大修的基礎(chǔ)上進(jìn)行增效擴(kuò)容改造的可能性。

根據(jù)羅家橋聯(lián)辦電站的實(shí)際，改造工程的核心就是在不改變?cè)ο到y(tǒng)及主要水工建筑物的情況下，選擇效率較高、通流能力更強(qiáng)的水輪機(jī)，提高水能資源的利用率，達(dá)到增效擴(kuò)容的目的。

關(guān)鍵是改造后的水輪機(jī)流道應(yīng)盡量與原流道相匹配，在加大通流能力的同時(shí)，盡量減少水力損失和水力振動(dòng)，不能只追求模型效率的高低，確定的主要參數(shù)如轉(zhuǎn)速、吸出高度應(yīng)盡量接近或優(yōu)于原水輪機(jī)?？偨Y(jié)起來，羅家橋聯(lián)辦電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型號(hào)的確定，采取了以下技術(shù)步驟。

1 初步設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)單位收集、查閱電站原設(shè)計(jì)參數(shù)及實(shí)際運(yùn)行情況，通過水文、動(dòng)能計(jì)算分析，并依據(jù)增效擴(kuò)容改造的相關(guān)政策性規(guī)定，確定出增容目標(biāo)，裝機(jī)容量由原3×1250kW增至3×1400kW，依此確定出增效擴(kuò)容設(shè)計(jì)計(jì)算的水輪機(jī)工作水頭為9.8m，引用流量為3×17m3/s。

設(shè)計(jì)單位選擇了三個(gè)適合于本電站的改造轉(zhuǎn)輪進(jìn)行分析比較，確定ZDK283作為改造轉(zhuǎn)輪，并通過了設(shè)計(jì)評(píng)審。其主要性能參數(shù)如下：

型號(hào)：ZDK283-LH-180

葉片安放角：+10°

額定水頭：9.8m

額定轉(zhuǎn)速：250r/min

額定出力：1480kW

額定點(diǎn)效率：90%

額定單位流量：1.75m3/s

額定轉(zhuǎn)速：146.3r/min

空蝕系數(shù)：0.6

吸出高度：+0.925m

2 實(shí)施方案報(bào)送階段

為保證改造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在向主管部門報(bào)送實(shí)施方案之前，聯(lián)系相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠家、行業(yè)專家及設(shè)計(jì)單位，再次對(duì)羅家橋聯(lián)辦電站水輪機(jī)改造轉(zhuǎn)輪型號(hào)進(jìn)行了論證，認(rèn)為初設(shè)所選的ZDK283轉(zhuǎn)輪，雖然有較高的效率，流道匹配也較優(yōu)，但穩(wěn)定運(yùn)行工況區(qū)較窄，尾水管壓力脈動(dòng)較大，高水頭區(qū)運(yùn)行時(shí)，尾水管振動(dòng)較大，建議選擇其他轉(zhuǎn)輪。經(jīng)各專家初步論證，建議選用流道匹配更好的ZD660轉(zhuǎn)輪。設(shè)計(jì)單位根據(jù)專家建議，核算了相關(guān)參數(shù)，認(rèn)為ZD660轉(zhuǎn)輪適用于本電站的改造，雖然效率較ZDK283低，但運(yùn)行更加穩(wěn)定。

3 招標(biāo)文件編制

為了選擇出更好的改造輪轉(zhuǎn)，在招標(biāo)文件編制時(shí)，要求投標(biāo)方根據(jù)羅家橋聯(lián)辦電站改造的總體要求和改造參數(shù)，在投標(biāo)文件中提供三個(gè)以上的轉(zhuǎn)輪改造比較方案，并推薦出改造轉(zhuǎn)輪的型號(hào)，再次對(duì)轉(zhuǎn)輪型號(hào)進(jìn)行遴選。

4 中標(biāo)合同的技術(shù)協(xié)議簽訂

招標(biāo)結(jié)束后，在與中標(biāo)方洽談商務(wù)合同之前，再次組織監(jiān)理、行業(yè)專家、設(shè)計(jì)單位、中標(biāo)方對(duì)投標(biāo)文件的轉(zhuǎn)輪選型方案進(jìn)行論證，確定改造轉(zhuǎn)輪型號(hào)，通過簽訂的技術(shù)協(xié)議，最終確定羅家橋聯(lián)辦電站水輪發(fā)電機(jī)組的改造方案，明確改造工程的主要性能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、工藝等參數(shù)，作為設(shè)備生產(chǎn)、安裝調(diào)試的依據(jù)。

經(jīng)過兩輪的充分論證，一致認(rèn)為中標(biāo)方提供改造轉(zhuǎn)輪ZD660適用于羅家橋聯(lián)辦電站改造工程，運(yùn)行性能良好，能夠達(dá)到改造工程目標(biāo)。

5 轉(zhuǎn)輪型號(hào)的確定

根據(jù)改造后水輪機(jī)的水頭、出力要求等參數(shù)，能適合本電廠的機(jī)型較多，但咨詢相關(guān)水輪機(jī)生產(chǎn)廠家后，選擇了ZD550、ZD560、ZD660三種轉(zhuǎn)輪進(jìn)行比較。轉(zhuǎn)輪直徑按原直徑大小1.8m，則額定單位流量約1.75m3/s。根據(jù)郫縣羅家橋聯(lián)辦電站的實(shí)際情況，增容改造后轉(zhuǎn)速定為250r/min，則額定單位轉(zhuǎn)速為146.3r/min。

ZD550、ZD560、ZD660三種轉(zhuǎn)輪模型參數(shù)比較見表1所示，其流道尺寸見表2。

表1 轉(zhuǎn)輪模型參數(shù)比較

表2 模型流道尺寸

從表1、2的模型參數(shù)可以得出，ZD550轉(zhuǎn)輪雖然效率高，但其模型參數(shù)與ZD560轉(zhuǎn)輪參數(shù)差距較大，不利于電站的改造，故不作選取。而ZD660轉(zhuǎn)輪與ZD560轉(zhuǎn)輪模型參數(shù)較為接近，且ZD660轉(zhuǎn)輪效率較高，加之本電站屬改造電站，在原基礎(chǔ)盡量保持不變的情況下，最終確定選用效率較高的ZD660轉(zhuǎn)輪替換ZD560轉(zhuǎn)輪。其參數(shù)見表3。

表3 改造后ZD660轉(zhuǎn)輪的真機(jī)參數(shù)

從表3和運(yùn)行范圍圖(略)可以得出，選用ZD660轉(zhuǎn)輪改造后，不但真機(jī)效率高，氣蝕性能好，整個(gè)運(yùn)行范圍運(yùn)行平穩(wěn)，而且，ZD660轉(zhuǎn)輪與原ZD560轉(zhuǎn)輪模型參數(shù)幾乎相同，對(duì)替換后機(jī)組的性能也影響不大，而且能達(dá)到電站增效擴(kuò)容的目的，單機(jī)出力能達(dá)到1400kw,因此選用ZD660-LH-180轉(zhuǎn)輪。

改造后水輪機(jī)主要參數(shù)如下：

型號(hào)：ZD660-LH-180，φ=+30°

額定水頭：9.8m

額定轉(zhuǎn)速：250r/min

額定出力：1.48MW

額定點(diǎn)效率：90%

額定單位流量：1.75m3/s

額定單位轉(zhuǎn)速：143.7r/min

空蝕系數(shù)：0.6

吸出高度：+0.925m

海拔高程：545m

除更換轉(zhuǎn)輪外，止漏環(huán)需要重新制作更換，支持蓋與轉(zhuǎn)輪過渡處的擋水圈需要重新制作更換，并更換導(dǎo)葉連板尼龍軸套。

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TM312：TM306

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2095-1809(2015)01-0060-02