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        明槽軸流機組的增效擴容

        2015-03-16 10:15:13章嘉慶
        小水電 2015年2期
        關(guān)鍵詞:跡線軸流導(dǎo)葉

        章嘉慶,張 慶

        (浙江金輪機電實業(yè)有限公司,浙江 金華 321002)

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        明槽軸流機組的增效擴容

        章嘉慶,張 慶

        (浙江金輪機電實業(yè)有限公司,浙江 金華 321002)

        針對早期明槽軸流機組老化、效率低的問題,以某電站改造設(shè)計為例,詳細(xì)介紹在廠房水工基礎(chǔ)基本不變的情況下,機組在固定導(dǎo)葉的CFD優(yōu)化設(shè)計的同時,通過固定導(dǎo)葉改變水流環(huán)量,并結(jié)合高效轉(zhuǎn)輪來提高機組效率,以達(dá)到電站的增效擴容。圖5幅,表1個。

        水輪機組;明槽;固定導(dǎo)葉;優(yōu)化設(shè)計;增效擴容

        1 概 述

        針對很多老舊電站明槽軸流機組老化、效率低的問題,業(yè)主都希望在水工不動或少動的情況下,通過更換機組達(dá)到電站的增效擴容。很多廠家只是根據(jù)電站原有的機型,采用增大轉(zhuǎn)輪直徑、增加流量的方式達(dá)到擴容目的,而原有的明槽軸流機組都是控制環(huán)內(nèi)調(diào)式且不帶固定導(dǎo)葉,這種機型轉(zhuǎn)輪效率普遍不高,增效目的并沒有達(dá)到。

        2 電站概況

        某水電站原有裝機容量為2×320 kW,總裝機容量為640 kW。改造后,電站裝機容量為2×400 kW,總裝機容量為800 kW,電站出力增加25%(見表1)。該電站于1985年并網(wǎng)發(fā)電,水輪機原有型號為ZD760—LMY—120,配套的水輪發(fā)電機為TSL156/30—16,使用水頭范圍6.0~7.0 m,流量范圍7.5~7.7 m3/s,額定轉(zhuǎn)速375 r/min,額定電壓400 V,額定功率因數(shù)0.8,B級絕緣,水輪機設(shè)計效率83%,發(fā)電機設(shè)計點效率90.0%。該站多年來機電設(shè)備雖經(jīng)多次維修,仍經(jīng)常帶病運行;因檢修停機,實際年運行小時數(shù)不足3 400 h。近3 a實際平均發(fā)電量僅218萬kW·h,與設(shè)計年發(fā)電量(約358萬kW·h)相差較大,水輪機平均運行效率僅72.0%。

        經(jīng)計算,將原水輪機ZD760—LMY—120更換為ZDJ6—LMY—120水輪機。參照轉(zhuǎn)輪模型綜合性能曲線,結(jié)合電站運行水頭,當(dāng)水輪機設(shè)計水頭6.3 m、流量7.96 m3/s、效率能達(dá)到89.5%時,水輪機額定出力440 kW,電站增效24.3%。

        表1 電站主要參數(shù)

        3 改造方案

        電站原為立式明槽引水機組,引水室為方形結(jié)構(gòu),不帶固定導(dǎo)葉(見圖1)。

        根據(jù)原有的水工結(jié)構(gòu),結(jié)合封閉式帶蝸殼包角的固定導(dǎo)葉分布作CFD分析,從流場分布圖來看(見圖2、圖3),在包角鼻端明顯存在比較嚴(yán)重的渦流,這將影響水流進(jìn)入固定導(dǎo)葉及活動導(dǎo)葉的流態(tài),從而影響機組效率。

        圖1 電站原有廠房及機組布置

        圖2 水流運動跡線1

        圖3 水流運動跡線2

        圖4 水流運動跡線3

        由于上述包角鼻端的渦流,作了另一種方案即取消鼻端。結(jié)合CFD流場分析對固定導(dǎo)葉反復(fù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化主要包括固定導(dǎo)葉的翼型、進(jìn)口角和出口角。最終優(yōu)化出一套較為理想的固定導(dǎo)葉,CFD分析結(jié)果顯示流態(tài)順暢(見圖4、圖5)。

        圖5 水流運動跡線4

        通過不斷調(diào)整,水流的流態(tài)在引水室內(nèi)均勻而且不產(chǎn)生擾流,通過模型分析的轉(zhuǎn)輪理論計算出力,在額定水頭和額定流量下可達(dá)到最大的值。

        4 結(jié) 論

        該機組在改造后發(fā)電,從電站反饋的信息來看,在水頭和流量保證下,出力能達(dá)到額定出力,有富余的情況下也能超發(fā),改造還是非常成功的。

        責(zé)任編輯 吳 昊

        2014-12-29

        章嘉慶(1983- ),男,工程師,主要從事水輪機產(chǎn)品研發(fā)工作。E_mail: 310966802@qq.com

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