邱春華，魏?jiǎn)⒉?，邱岳?yáng)

（1.臨沂市岸堤水庫(kù)管理處，山東 臨沂 276217；2.沭河水利工程管理局，山東 臨沂 276000）

1 基本情況

岸堤水庫(kù)電站為壩后式水電站，1976年竣工并網(wǎng)發(fā)電，共有6臺(tái)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量6750kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1500萬(wàn)度。機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、電氣控制保護(hù)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、油壓控制系統(tǒng)等設(shè)備型號(hào)陳舊，配件停產(chǎn)，設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)困難，發(fā)電效率低，急需進(jìn)行增容改造。

2015年對(duì)6臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了更新改造，改造工程不改變?cè)休斔艿?、機(jī)坑規(guī)模尺寸，充分利用原有機(jī)組的轉(zhuǎn)子、定子鐵芯、連通軸、上下機(jī)架等設(shè)備。整個(gè)改造工程歷時(shí)一年半，改造后電站裝機(jī)容量增加到8000kW，增加裝機(jī)容量18.5%。

2 改造的措施

本次增容改造設(shè)計(jì)時(shí)，按照水庫(kù)水量調(diào)度方案和汛期來(lái)水規(guī)律,將1～4號(hào)機(jī)組作為水庫(kù)高水位調(diào)洪機(jī)組，運(yùn)行水頭多在設(shè)計(jì)水頭以上運(yùn)行，年平均放水量占電站放水總量的84.02%，5號(hào)機(jī)組作為城市供水水能利用機(jī)組，運(yùn)行水頭控制在14m至10m范圍之間，年發(fā)電供水量占電站放水總量的15.98%。

2.1 1號(hào)發(fā)電機(jī)組改造

對(duì)1號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組，為適應(yīng)水庫(kù)加權(quán)平均水頭的提高，改善水輪機(jī)的運(yùn)行工況，保持原水輪機(jī)的公稱直徑不變，按23m水頭重新選型水輪機(jī)，采用效率較高的ZDK160-LH-180轉(zhuǎn)輪，替代原來(lái)的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，材質(zhì)采用不銹鋼，流量保持14.7m3/s，效率高達(dá)92%，出力 3051kW。更換轉(zhuǎn)輪室為不銹鋼轉(zhuǎn)輪室，其它保持不變。由于水輪機(jī)的出力大幅增加，發(fā)電機(jī)容量增幅較大，原1號(hào)發(fā)電機(jī)無(wú)法達(dá)到所需的容量，只能整體更換，選型為SFJ2880-16-2600的發(fā)電機(jī)，功率因數(shù)為0.8時(shí)效率為96.2%，將原來(lái)的直流勵(lì)磁機(jī)改為無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)。

2.2 2、3、4 號(hào)機(jī)組的改造

在充分利用原水輪機(jī)部件情況下，更新轉(zhuǎn)輪，選擇型號(hào)為HL3689-LJ-123不銹鋼轉(zhuǎn)輪，新轉(zhuǎn)輪的效率92%，設(shè)計(jì)水頭為23m，流量8.2m3/s，出力為1702kW。

對(duì)發(fā)電機(jī)的改造與處理，一是更換定子線圈，采用較大截面積的F級(jí)絕緣的定子線圈，增加其過(guò)電流能力減少發(fā)電機(jī)的銅損，為減少定子線圈的振動(dòng)，對(duì)定子線圈進(jìn)行整體真空浸染處理，增強(qiáng)線圈穩(wěn)定和抗潮能力。二是更換較大截面積的轉(zhuǎn)子磁極線圈，以增加轉(zhuǎn)子線圈過(guò)電流能力減的銅損；更換轉(zhuǎn)子磁極鐵芯，采用高導(dǎo)磁性的鐵芯片，減少發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙，降低磁阻，增加勵(lì)磁效率，減少發(fā)電機(jī)的鐵損；更換較大面積的發(fā)電機(jī)風(fēng)扇葉片，以增強(qiáng)散熱能力。三是更換發(fā)電機(jī)的推力軸承、上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承處的巴士合金瓦為氟塑瓦，減少發(fā)電機(jī)的機(jī)械損耗。四是為提高自動(dòng)化控制性能，更換發(fā)電機(jī)的剎車制動(dòng)器，改為雙腔油壓制動(dòng)、復(fù)位制動(dòng)器。其它部件保留，改造后的發(fā)電機(jī)容量由原來(lái)的1250kW增加到1600kW，發(fā)電機(jī)的效率為96.5%（功率因數(shù)為0.8時(shí)）。

2.3 5、6號(hào)水輪發(fā)電機(jī)的改造

將原有5、6號(hào)河道發(fā)電機(jī)組拆除，新建了一臺(tái)管道發(fā)電機(jī)組—5號(hào)機(jī)組，改造方案是按照12m水頭，重新選型整體更換水輪機(jī)，利用原來(lái)的混凝土蝸殼，選擇HLA551-LH-65水輪機(jī)，設(shè)計(jì)水頭12m，最大水頭 20m，設(shè)計(jì)流量 1.98m3/s，效率為88%，額定出力210kW，最大出力350kW；增設(shè)尾水管、尾水彎管、及尾水管檢修蝶閥、接入三通管等組件，將尾水接入城市供水管道。因水庫(kù)水位是變化的,機(jī)組最大水頭20m，在水庫(kù)最高水位時(shí)，為了仍能保證機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)電機(jī)容量按最高水頭確定，采用型號(hào)為SFJ320-14/990的發(fā)電機(jī)，效率為96.6%，水輪機(jī)安裝高程不變，原廠房不變。

3 改造后的機(jī)組效率

通過(guò)對(duì)水電站機(jī)組半年的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和測(cè)算，由于受水庫(kù)水位和調(diào)度水量影響，1～4號(hào)水輪機(jī)平均在87%效率區(qū)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的平均效率在95%，機(jī)組平均效率為82.65%（水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)效率乘積）。除檢修外，5號(hào)機(jī)組作為常年發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)平均在84%以上的效率區(qū)運(yùn)行，發(fā)電電機(jī)的平均效率95%，機(jī)組的平均效率為79.8%。5臺(tái)機(jī)組的加權(quán)平均效率為82.19%。綜合能效比改造前的60.05%提高21.13%。