【摘要】金溪水電站是一座以發(fā)電為主結(jié)合供水、防洪、灌溉等綜合利用的引水式電站。建成發(fā)電運(yùn)行至今將近20年，機(jī)電設(shè)備普遍存在著陳舊、效率低下等問題，存在安全隱患。本次技改主要任務(wù)是對(duì)電站機(jī)電設(shè)備進(jìn)行更新改造，提高電站的發(fā)電和經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】電站； 技術(shù)更新； 更新改造

1、工程概況

金溪水電站地處浙江省永嘉縣巽宅鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座以發(fā)電為主結(jié)合供水、防洪、灌溉等綜合利用的引水式電站，主要由攔河大壩、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房等組成。電站裝機(jī)容量為2×8000kW，自1996年建成發(fā)電，運(yùn)行至今將近20年，機(jī)電設(shè)備普遍存在著陳舊、絕緣老化、技術(shù)落后、效率低下、甚至機(jī)組帶病運(yùn)行等問題，存在安全隱患。

2、更新改造的必要性

2.1 水輪機(jī)

水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型號(hào)為HLD46、轉(zhuǎn)輪直徑D1為φ1.00m，轉(zhuǎn)輪采用鑄焊轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪葉片采用人工打磨方式制造，其形線的準(zhǔn)確度較差、表面粗糙度較高，對(duì)水力性能有一定的影響。經(jīng)過近20年左右的運(yùn)行，轉(zhuǎn)輪表面存在一定的磨損、空化現(xiàn)象。轉(zhuǎn)輪葉片的背面出水邊氣蝕面積較大，已經(jīng)補(bǔ)焊多次。水導(dǎo)軸承存在漏油和甩油等現(xiàn)象，機(jī)組振動(dòng)、噪聲較大，對(duì)正常運(yùn)行造成一定的影響。主軸密封漏水情況比較嚴(yán)重，密封材料對(duì)主軸的磨損較大。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)立面和端面間隙偏大，導(dǎo)葉漏水量加大，效率明顯降低。

2.2 發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)為B級(jí)絕緣，F(xiàn)級(jí)考核，其絕緣等級(jí)偏低，運(yùn)行多年后，出現(xiàn)絕緣老化，特別在空氣濕度較大的時(shí)候，機(jī)組啟動(dòng)前，其絕緣電阻值明顯偏低。本電站機(jī)組轉(zhuǎn)速較高，發(fā)電機(jī)上機(jī)架處水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)值超標(biāo)；機(jī)組運(yùn)行時(shí)噪音較大；發(fā)電機(jī)上下導(dǎo)軸承甩油和油霧外泄現(xiàn)象嚴(yán)重；定子鐵心、上下導(dǎo)軸承等測(cè)溫元件損壞，存在不報(bào)或誤報(bào)現(xiàn)象；制動(dòng)器制動(dòng)片磨損嚴(yán)重。特別是1#發(fā)電機(jī)，目前已處于帶病運(yùn)行中，機(jī)組額定出力為8000kW，現(xiàn)在只能發(fā)到6000kW左右，如出力繼續(xù)增大，則出現(xiàn)振動(dòng)加劇，瓦溫明顯升高等現(xiàn)象。

3、電站更新改造主要內(nèi)容

3.1 水輪機(jī)改造 僅保留蝸殼、座環(huán)、主軸、調(diào)速軸、尾水部分等。

現(xiàn)狀水輪機(jī)設(shè)備參數(shù)見表1。

根據(jù)目前水輪機(jī)存在的主要問題和機(jī)組的超發(fā)需求，主要進(jìn)行如下方面改造：

3.1.1 轉(zhuǎn)輪更新 水輪機(jī)型號(hào)改為HLJF1611-LJ-100，采用數(shù)控加工技術(shù)更新為不銹鋼轉(zhuǎn)輪，嚴(yán)格控制葉片的型線和表面粗糙度，以提高其水力性能。

3.1.2 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造 水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部分全部更新；包括：頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)、頂蓋抗磨板、底環(huán)抗磨板、導(dǎo)葉臂、連接板等。為確保導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在電站安裝的順利，需另制造一套在廠內(nèi)裝配所需的工作座環(huán)。

3.1.3 調(diào)速機(jī)構(gòu)部分 保留電站原調(diào)速軸部件，新調(diào)速器與之相配應(yīng)，因若采用外置接力器需在機(jī)坑內(nèi)開挖新的基礎(chǔ)孔座，此工作量較大，不易實(shí)施。

3.1.4 水導(dǎo)軸承更新 為改善水導(dǎo)軸承甩油現(xiàn)象，本次改造考慮更換水導(dǎo)軸承，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和密封型式上考慮防止甩油的措施。

3.2 發(fā)電機(jī)組改造 保留定子機(jī)座、轉(zhuǎn)子磁軛及主軸等，通過更換定、轉(zhuǎn)子線圈和絕緣，加大導(dǎo)線截面，由于機(jī)組超發(fā)需要，將發(fā)電機(jī)額定容量增加到9000kW/11250KVA，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)的各軸承、測(cè)溫元件、油位信號(hào)元件等進(jìn)行更換。將調(diào)速器更新為GYWT-3000型高油壓免充氣微機(jī)調(diào)速器，更換后的調(diào)速器應(yīng)具有較高的靈敏度，良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和過渡過程調(diào)節(jié)品質(zhì)，選用PID調(diào)節(jié)規(guī)律的微機(jī)型電液調(diào)速器?，F(xiàn)狀發(fā)電機(jī)設(shè)備參數(shù)見表2，改造后的發(fā)電機(jī)主要參數(shù)見表3。

4、改造前后效益分析

4.1 水輪機(jī)效率對(duì)比分析

原電站水輪機(jī)額定效率約為89.2%，多年運(yùn)行后，受水流沖擊的影響，其型線可能發(fā)生變化，且轉(zhuǎn)輪存在氣蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了其水力性能。

新轉(zhuǎn)輪在超發(fā)時(shí)額定工況點(diǎn)，模型效率為92.5%，經(jīng)計(jì)算，原型水輪機(jī)在模型效率的基礎(chǔ)上作+0.8%修正，但考慮新舊轉(zhuǎn)輪流道不完全匹配，本次不做修正，因此原型水輪機(jī)超發(fā)時(shí)額定工況點(diǎn)效率為92.5%，

由上述論述可知，改造后水輪機(jī)效率可提高5.3%左右。

4.2 改造前、后的發(fā)電機(jī)效率對(duì)比分析

原發(fā)電機(jī)受當(dāng)時(shí)硅鋼片質(zhì)量、線圈質(zhì)量和絕緣包扎工藝的限制，其電磁損耗較大。推力軸承采用巴氏合金材料制造，摩擦阻力較大，因此機(jī)械損耗也較大。原發(fā)電機(jī)在額定功率因素、額定出力條件下的效率只有95.3%。

目前發(fā)電機(jī)的制造技術(shù)得到了較大發(fā)展，在硅鋼片質(zhì)量、線圈質(zhì)量和絕緣包扎工藝等方面得到很大提高，因此其電磁損耗較?。煌屏S承采用彈性金屬塑料瓦后，摩擦阻力減小，機(jī)械損耗較小。因此新制造的發(fā)電機(jī)效率可以達(dá)到96.7%左右。

5、結(jié)束語(yǔ)

金溪水電站建成運(yùn)行已近20年，根據(jù)金溪水電站工程實(shí)際情況，通過對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行合理有效的更新改造，提高機(jī)組綜合效率，提升水能資源利用效率，消除安全隱患，有效增加電能供應(yīng)，增加當(dāng)?shù)卣?cái)政收入，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。