文科輝

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的迅速發(fā)展，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格，為了更好的提升節(jié)能減排的成效，水電站的水能資源開發(fā)是其中非常重要的一個(gè)方面。由于我國(guó)大多數(shù)水電站在建設(shè)初期由于技術(shù)含量低且時(shí)間悠久，就需要對(duì)水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造，不然很難實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的要求。當(dāng)然，在改造過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的實(shí)施問(wèn)題，需要根據(jù)不同情況展開分析。本文結(jié)合洙津電站，對(duì)水電站增效擴(kuò)容改造中存在的常見問(wèn)題進(jìn)行分析討論，并提出參考性的建議。

關(guān)鍵詞：水電站；增效擴(kuò)容；改造；常見問(wèn)題

中圖分類號(hào)：TV738 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）15-0151-02

1 水電站發(fā)展現(xiàn)狀

水電站就是通過(guò)集中天然水流的落差而形成的水頭，經(jīng)過(guò)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)把集中的水能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過(guò)升壓變壓器、輸電線路成為人們生活中可以用的電。與煤炭發(fā)電不同，水力發(fā)電是無(wú)污染的，而且水作為可再生能源，能夠降低運(yùn)行成本。同時(shí)，水電站還具備控制洪水、提供灌溉用水的作用，甚至對(duì)旅游業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)都有很大的幫助。

我國(guó)水電站建設(shè)在具備良好發(fā)展前景的同時(shí)，也存在很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。早期建設(shè)的水電站，特別是小型水電站，由于建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，早期投入低、起點(diǎn)低，早期技術(shù)設(shè)備相對(duì)落后，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行以后，設(shè)備已經(jīng)陳舊不堪、隱患叢生，出力不斷下降、效益低下，急需進(jìn)行改造。如座落于湖南省湘鄉(xiāng)市山棗鎮(zhèn)漣水河畔的洙津電站，于1974年6月由湖南省水利工程局編制計(jì)劃任務(wù)書，1975年編制工程概要，1975年10月開始興建，1978年建成投產(chǎn)，目前累計(jì)發(fā)電約10億千瓦時(shí)。該電站初建時(shí)起點(diǎn)并不低，但與現(xiàn)在的科技水平相比，是差距很大的。而且，在運(yùn)行了這么長(zhǎng)時(shí)間以后，現(xiàn)有機(jī)電設(shè)備普遍磨損、銹蝕、老化，效率下降，大部分設(shè)備按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，已經(jīng)屬于淘汰產(chǎn)品，已超過(guò)使用壽命，故障率高，運(yùn)行維護(hù)成本高，全面更新改造很有必要。

增效擴(kuò)容改造主要是指更新水電站的機(jī)電設(shè)備以及水工建筑物、機(jī)電金屬結(jié)構(gòu)等會(huì)對(duì)水電站產(chǎn)生影響的工程進(jìn)行改造，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)水電站綜合能效和安全性能的全面提高的目的，能夠更加合理的利用水資源，在生態(tài)環(huán)境安全健康的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水資源的高利用率。這也是改變當(dāng)前水電站開發(fā)水資源利用率的最好的途徑之一，能為水電行業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2 水電站增效擴(kuò)容改造的原因

2.1 能夠提高社會(huì)安全性能

增效擴(kuò)容改造能夠在一定程度上解決水電站在運(yùn)行中的安全問(wèn)題，在各個(gè)方面提高安全性能。從水電站的運(yùn)行人員和發(fā)電職工的角度看，增效擴(kuò)容改造能夠改善他們的工作條件，并且減輕他們的工作壓力和工作強(qiáng)度，一旦水電站的經(jīng)濟(jì)效益有所提高，那么職工的經(jīng)濟(jì)收入也就得到了保障。從社會(huì)公眾的角度來(lái)看，增效擴(kuò)容的技術(shù)改造能夠避免因發(fā)電職工失業(yè)所帶來(lái)的社會(huì)不穩(wěn)定，也對(duì)防洪、防旱有著重要的作用，保證了水電站的公共安全，減少安全事故。

2.2 能夠提高水電行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

水電站在進(jìn)行增效擴(kuò)容改造后能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器設(shè)備還有其他各個(gè)方面的升級(jí)更新，機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換效率將大大提升。在水電站進(jìn)行改造之后，發(fā)電量會(huì)實(shí)現(xiàn)大幅度的提升，提高了水資源利用率還有機(jī)組的運(yùn)行效率。如洙津電站改造前裝機(jī)容量為3750kw，改造后裝機(jī)容量達(dá)到4950kw。而發(fā)電量的增加相應(yīng)的也會(huì)增加其經(jīng)濟(jì)收入，而且在清潔高效的情況下實(shí)現(xiàn)了發(fā)電經(jīng)濟(jì)收入的增加，提高了水電行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也促進(jìn)了社會(huì)的總體經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 能夠改善生態(tài)環(huán)境

水資源是一種清潔的可再生的能源，發(fā)電站將水能轉(zhuǎn)化為電能不僅不會(huì)浪費(fèi)水資源，而且還能夠節(jié)省更多的生產(chǎn)成本，減少煤炭、礦石等不可再生資源的使用，對(duì)于環(huán)境保護(hù)來(lái)說(shuō)具有頗多益處。因此，水電站在增效擴(kuò)容改造后能夠進(jìn)一步提升水資源的利用率，加大電量輸出，改善能源的分配結(jié)構(gòu)，能夠減輕水電站開發(fā)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的破壞程度，而且增效擴(kuò)容改造是建立在不破壞生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，不但不會(huì)破壞環(huán)境資源，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境來(lái)說(shuō)有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的益處，能夠同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

3 水電站增效擴(kuò)容改造中所存在的問(wèn)題

水電站的增效擴(kuò)容改造雖然能夠帶來(lái)巨大的好處，但是也會(huì)產(chǎn)生各種問(wèn)題，影響到水電站的運(yùn)行效率。以下針對(duì)水電站運(yùn)行的存在問(wèn)題，提出增效擴(kuò)容改造中會(huì)面臨的問(wèn)題。

3.1 水資源的利用率低

過(guò)去建造的水電站由于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平比較低，各種設(shè)備都比較欠缺，沒(méi)有辦法達(dá)到最好的運(yùn)行效果，最終導(dǎo)致水輪機(jī)組的選型不夠恰當(dāng)，效率基本保持在80%以下，不僅運(yùn)行損耗嚴(yán)重而且能源利用效率低下。而且當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)水平有限，電站裝機(jī)容量很小，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。水電站也不能很好的利用汛期流量，只能通過(guò)其他方式直接下瀉到下游，既是水資源的浪費(fèi)，也限制了電能的增長(zhǎng)。

3.2 水能與機(jī)組選型不匹配

中國(guó)不同地區(qū)的水文條件都不一樣，不同的水文條件對(duì)于水電站的建設(shè)方法有著很大的影響。因此，在選擇機(jī)組時(shí)也要根據(jù)地區(qū)的水文條件進(jìn)行考慮。由于過(guò)去經(jīng)濟(jì)條件有限，用電量沒(méi)有現(xiàn)在大，采用的大多是一機(jī)一網(wǎng)的形式，所以在機(jī)組選型方面沒(méi)有過(guò)于考慮。機(jī)組選型不當(dāng)，造成運(yùn)行效率不高，就出現(xiàn)水能與機(jī)組選型不匹配的情況。這種情況也會(huì)導(dǎo)致大量的水被浪費(fèi)掉。現(xiàn)在隨著人們?cè)絹?lái)越離不開電，這種方式無(wú)法滿足用電量的現(xiàn)狀，水電站的裝機(jī)容量也需要進(jìn)一步提升，通過(guò)增效擴(kuò)容實(shí)現(xiàn)水電站的水能開發(fā)。

3.3 環(huán)境條件對(duì)機(jī)組造成影響

有的地區(qū)由于自身偏遠(yuǎn)，加上環(huán)境條件可能并不是很好，就會(huì)對(duì)水輪機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。據(jù)調(diào)查，因環(huán)境條件造成的發(fā)電量下降達(dá)到15%左右。自然條件會(huì)對(duì)水輪機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、定子或者是轉(zhuǎn)子等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磨損，時(shí)間越長(zhǎng)，其磨損程度就越嚴(yán)重。因此，自然環(huán)境條件對(duì)水電站機(jī)組的影響是不能忽視的，最終會(huì)造成水電站運(yùn)行成本的提高，不利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。

3.4 存在過(guò)多的安全隱患

受到過(guò)去的設(shè)計(jì)水平、施工技術(shù)的制約，大多數(shù)水電站的建設(shè)質(zhì)量并不是很高，加上長(zhǎng)年累月的運(yùn)行沒(méi)有進(jìn)行改造升級(jí)，其壓力管道、引水設(shè)施、擋水設(shè)施等都會(huì)存在老化磨損的現(xiàn)象。一旦天氣狀況不好，受到暴雨等惡劣天氣的影響，水電站很容易發(fā)生安全事故。此外，水電站的水輪機(jī)的材質(zhì)較差，經(jīng)過(guò)泥沙的侵蝕很容易發(fā)生葉片變形等不良現(xiàn)象，直接導(dǎo)致水電站水能利用下降，甚至連最基本的安全運(yùn)行都無(wú)法保證。

4 對(duì)水電站增效擴(kuò)容改造過(guò)程中的建議

4.1 對(duì)老化設(shè)備進(jìn)行更新改造

首先是水輪機(jī)的改造。轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)能量轉(zhuǎn)換的重要部件，水輪機(jī)的性能、水能的利用率都與轉(zhuǎn)輪的性能有關(guān)系，要根據(jù)水電站的級(jí)別選擇最為合適的機(jī)組。如洙津電站的原裝水輪機(jī)為HL23型水輪機(jī)，該款水輪機(jī)效率偏低、單位流量低小、空化性能差，后更新改造為XFCJ-35型號(hào)，水輪機(jī)的額定出力與對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)出力均得到明顯提升。

其次是電氣設(shè)備。將原來(lái)的電氣設(shè)備都換成新型的，開關(guān)、變壓器也要換成最先進(jìn)的。對(duì)于電站的測(cè)量和保護(hù)可以用新型的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)代替職工，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水電站出現(xiàn)的故障和監(jiān)控實(shí)時(shí)情況，減少職員的工作強(qiáng)度，保證水電站的安全運(yùn)行。如洙津電站通過(guò)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于電站的測(cè)量和保護(hù)更加精準(zhǔn)，運(yùn)行班人員得到了大幅度精減。

再者就是調(diào)速器。更新后的調(diào)速器應(yīng)具有與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的接點(diǎn)和通信接口?？梢愿脑斐蒠WY—600調(diào)速器，它采用了新的理念和技術(shù)，能夠更好的對(duì)水輪機(jī)導(dǎo)水葉進(jìn)行二段關(guān)閉，對(duì)其拐點(diǎn)還有速度都可以更好的調(diào)節(jié)。

4.2 更換整機(jī)設(shè)備

前面所提到的設(shè)備更新是設(shè)備的局部更換，由于老水電站在過(guò)去對(duì)于水文資料的收集不全面，以及經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久的運(yùn)行，設(shè)備磨損問(wèn)題很嚴(yán)重，造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。這種情況下，機(jī)組局部的配件更換已經(jīng)無(wú)法起到作用，只有通過(guò)整機(jī)更換才能夠解決水電站的問(wèn)題。在更換整機(jī)設(shè)備時(shí)，要再次收集當(dāng)?shù)厮臈l件的資料并進(jìn)行充分研究分析，選擇最適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的新型水輪發(fā)電機(jī)組。雖然這樣改造成本會(huì)有所提高，但是能夠讓水電站充分的利用水資源，提升機(jī)組的運(yùn)行效率，經(jīng)濟(jì)效率隨之也就提高，不能夠因小失大。

4.3 增加水電站容量

有的水電站可能存在著有多余水量、平時(shí)棄水多、利用汛期棄水發(fā)電、調(diào)峰運(yùn)行的情況，就需要進(jìn)行增容改造。如洙津電站做為渠道引水型電站，在非灌溉期，大量渠水未得到有效利用。增效擴(kuò)容后，渠水利用效率得到明顯提升，非灌溉期渠水基本得到充分利用。這個(gè)方面的改造要根據(jù)實(shí)際情況做出具體分析，設(shè)計(jì)出最佳的增容方案，才能夠有效的利用豐水期的水能，避免水資源浪費(fèi)的現(xiàn)象出現(xiàn)，保證增容工作給水電站運(yùn)行效率所帶來(lái)的好處。

4.4 重視水工設(shè)施

在水工設(shè)施中，輸水建筑物與水電站有著密不可分的聯(lián)系，影響極大。水電站盡量使用自流輸水的方式，能夠減少運(yùn)行能耗，降低運(yùn)行成本。這就需要水電站選擇一個(gè)合適的取水高度，以及合適的引水渠道縱坡，盡可能的將水頭損失還有工程量降到最低。提高水工設(shè)施的能效，對(duì)水電站的能效也有所幫助。

4.5 重視后期的維護(hù)

維護(hù)階段在水電站的增效擴(kuò)容改造中扮演著十分重要的角色。前期的設(shè)備更換等技術(shù)層面上的措施是水電站改造的一部分，注重的是改造的功能性問(wèn)題。在這個(gè)階段結(jié)束以后，需要工作人員進(jìn)行后期的維修養(yǎng)護(hù)，初步觀察改造后的運(yùn)行情況。同時(shí)也要安排值班人員定期的對(duì)水電站的內(nèi)部系統(tǒng)還有機(jī)組進(jìn)行維護(hù)，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后要及時(shí)進(jìn)行處理解決，盡可能的延長(zhǎng)機(jī)組的運(yùn)行壽命，對(duì)機(jī)組本身還有經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)都是有益的，在增容改造的后期也要對(duì)水輪機(jī)組進(jìn)行綜合整改。但是在改造后，往往很多水電站都不愿意再花費(fèi)過(guò)多精力進(jìn)行后期維護(hù)，缺少后期維護(hù)階段，那么增效擴(kuò)容的改造只會(huì)得到事倍功半的效果，不利于機(jī)組長(zhǎng)遠(yuǎn)的運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水電站的增效擴(kuò)容改造，能夠保證水資源的利用率，從而提高水電站的運(yùn)行效率。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高，環(huán)境資源的問(wèn)題也越來(lái)越突出，實(shí)現(xiàn)水電站的增效擴(kuò)容也是根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況出發(fā)而做出的判斷。重視水電站對(duì)于節(jié)能環(huán)保的重要性，真正做到清潔能源的使用。在水電站的增效擴(kuò)容改造中，也需要注意現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，做到具體問(wèn)題具體分析，確保工程安全，促進(jìn)節(jié)能增效。

參考文獻(xiàn)

[1] 田中興.總結(jié)分析試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和成效助推增效擴(kuò)容改造全面實(shí)施[J].中國(guó)水能及電氣化，2013（Z1）：13-16.

[2] 姚澤，黃青松，徐廣文，闞偉民.楓樹壩電廠增容改造后機(jī)組振動(dòng)故障處理[J].水電能源科學(xué)，2010，28（02）：137-140

[3] 陳曉健.浙江省農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造試點(diǎn)項(xiàng)目管理探討[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2013（4）：118-120.