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        金蘭水庫一級電站增效技改可行性分析

        2015-02-23 09:48:20周尚偉
        小水電 2015年3期
        關(guān)鍵詞:金蘭發(fā)電量水輪機

        周尚偉

        (金蘭水庫管理處,浙江金華321061)

        金蘭水庫一級電站增效技改可行性分析

        周尚偉

        (金蘭水庫管理處,浙江金華321061)

        1 概 述

        金蘭水庫位于浙江省金華市婺城區(qū)瑯琊鎮(zhèn)大巖自然村的白沙溪上,距金華市26km。水庫集雨面積274km2,其中上游沙畈水庫集雨面積為131km2。金蘭水庫總庫容9182萬m3,正常蓄水位120.19m(黃海高程,下同),死水位94.19m,校核洪水位(P=0.01%)125.49m,設計洪水位(P=1%)123.29m,是1座以防洪、灌溉、供水為主,結(jié)合發(fā)電等綜合利用的重要中型水庫。利用灌溉用水,在水庫副壩下游建了1座壩后式水電站——金蘭水庫一級水電站,電站廠房內(nèi)安裝3臺HLA55l—LH—132型立軸混流式水輪機和3臺SF1800—20/2520型立軸水輪發(fā)電機,裝機容量為3× 1800kW,設計多年平均發(fā)電量1168萬kW?h,實際多年平均發(fā)電量1073.2萬kW?h,設備實際年利用小時1987h,額定水頭22.0m,單機額定流量9.66m3/s。2006年11月開始對主壩、副壩、泄洪建筑物、輸水隧洞、金屬結(jié)構(gòu)等除險加固施工,2010年4月通過金蘭水庫除險加固工程竣工驗收。

        2 存在的問題

        金蘭水庫一級電站工程建設由于受當時經(jīng)濟、社會條件的限制,施工不規(guī)范,工程質(zhì)量監(jiān)督不嚴,電站存在先天性不足。雖然水庫管理處對電站的設備進行了多次局部技改,現(xiàn)電站仍然存在發(fā)電機絕緣老化嚴重、水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕嚴重、其他機械設備有不同程度的磨損、電氣設備性能落后、絕緣老化、電站自動化程度不高、機組綜合效率低等問題,嚴重影響電站的經(jīng)濟效益和安全運行。根椐水利部頒發(fā)的《農(nóng)村水電站安全管理分類及年檢的辦法》(水電[2006]146號文件)中的關(guān)于水電站安全管理分類標準,金蘭水庫一級電站由于設備完好率和自動化程度低,只能達到B類水電站的標準。

        3 增效技改的可行性分析

        金蘭水庫一級電站原裝機容量3×1800kW,設計多年平均發(fā)電量1168萬kW?h,效率78%,2004—2013年電站年平均發(fā)電量1073.2萬kW?h,實際效率只有71%。如電站裝機容量仍為3× 1800kW,通過改造,提高機組效率和水資源的利用率也能達到增效的目的。如轉(zhuǎn)輪選用效率高、過流能力大、抗空蝕能力強,流道與原轉(zhuǎn)輪相同的HLA551C—LH—132型水輪機,其額定出力為1875kW,額定轉(zhuǎn)速為300r/min,額定點效率為90.7%;而SF1800—20/2520型水輪發(fā)電機額定容量為2250kVA,額定功率為1800kW,額定電壓為3.15kV,效率為96.0%。這樣一來,機組綜合效率可提高到87%,則電站年平均發(fā)電量可達1300萬kW?h,比2004—2013年實際年平均發(fā)電量1073.2萬kW?h增加227萬kW?h,增加比例為21.1%。

        3.1 選用新機型應先對水量、輸水洞流量等進行復核

        電站水庫年徑流總量為3.18億m3,金華市城區(qū)工業(yè)、生活年供水量為6000萬m3,可用發(fā)電、灌溉的年均水量為2.576億m3;改造后發(fā)電量為1300萬kW?h,需水量為2.51億m3,水量能滿足增發(fā)電量要求。

        發(fā)電輸水隧洞洞身長76m,漸變段長4m,共80m,漸變段由大圓直徑3.5m漸變?yōu)樾A直徑3.3m接洞身,隧洞樁號0+76.19、0+67.17、0+58.15處分別接1~3號機支洞,支洞長分別為7.7、14.6、21.5m,洞徑2.4m。經(jīng)復核計算,引水系統(tǒng)水頭損失為0.69m,隧洞及支洞流速分別為2.99m/s和2.12m/s,屬經(jīng)濟流速范圍,引水建筑

        廠房及升壓站建筑物結(jié)構(gòu)尺寸能滿足技術(shù)改造要求。增效改造水輪發(fā)電機組臺數(shù)、主變壓器臺數(shù)不變,控制保護采用微機自動化裝置,廠房及升壓站等原有建筑物結(jié)構(gòu)及尺寸都能滿足要求。

        為了節(jié)省投資,縮短工期,金蘭水庫一級電站增效技術(shù)改造范圍可定為:

        ·水輪發(fā)電機組更換,新機組與原主機的基本尺寸基本相同;原埋設部件不拆除,仍保留使用。

        ·調(diào)速器、進水閥等設備更換。

        ·廠房內(nèi)的行車保留使用,要求設備供應商1800kW機組的最重件的吊運重量不超過現(xiàn)行車起重量10t。

        ·電站原油、氣、水管路明敷部分予以更換。

        ·在保證設備布置合理、運行維護方便的前提下,盡量減少土建工程量。

        ·電氣一次設備全部更新,電氣二次控制保護系統(tǒng)采用計算機技術(shù)。

        ·水輪機進水閥兩側(cè)的壓力鋼管進行更換,廠房進行裝飾處理,其他主要水工建筑物維持現(xiàn)狀。3.2 工程投資估算

        電站廠房現(xiàn)屋面為木結(jié)構(gòu)坡屋架,因建設年代久遠,屋面已有多處損壞,防水材料老化,雨水滲漏比較嚴重,技改時需進行改造。墻面進行粉刷,建筑工程估算投資為35萬元;水工主要建筑物維持現(xiàn)狀,水輪機蝸殼、座環(huán)、尾水管三大埋設部件保留使用;廠房及升壓站布置方式不變,原主接線方案不作改動,仍采用三機一變擴大單元接線,電氣設備全部更新。機電設備及安裝工程估算需1 100萬元,臨時工程10萬元,獨立費用210萬元,基本預備費65萬元。本工程總投資1420萬元。

        3.3 各項評價指標

        改造前2004—2013年電站實際年平均發(fā)電量1073.2萬kW?h,改造后多年平均發(fā)電量為1300萬kW?h,改造后新增發(fā)電量比原平均發(fā)電量增加21.1%≥20%。

        單位千瓦投資:1420萬元/0.54萬kW=2630元/kW≤6000元/kW。

        新增電量成本:1420萬元/227萬kW?h=6.26元/kW?h≤7元/kW?h。

        4 結(jié) 語

        根據(jù)對水庫可用水量計算結(jié)果、輸水洞調(diào)節(jié)保證復核計算結(jié)果、發(fā)電機組綜合效率計算結(jié)果及增效技術(shù)改造工程投資估算,認為金蘭水庫一級電站增效技術(shù)改造是可行的。通過改造能提高電站綜合能效和安全性能、增強發(fā)電能力、提高電站自動化水平、改善生產(chǎn)環(huán)境。

        責任編輯 吳 昊

        2015-03-16

        周尚偉(1968-),男,工程師,主要從事水電站管理工作。E_mail:zsw800@163.com物能滿足輸送流量要求。

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