對晨光電站機電設備增效擴容改造的分析

張宏冰，高　磊

(1.黑龍江省水利工程建設監(jiān)理公司，哈爾濱 150001；2.黑龍江省三江工程建設管理局，哈爾濱 150001)

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對晨光電站機電設備增效擴容改造的分析

張宏冰1，高磊2

(1.黑龍江省水利工程建設監(jiān)理公司，哈爾濱 150001；2.黑龍江省三江工程建設管理局，哈爾濱 150001)

摘要：晨光電站位于牡丹江下游，在黑龍江省依蘭縣境內，電站系低水頭渠道引水式電站，始建于1975年。由于機電設備老化陳舊，運行多年產生諸多問題，文章對這些問題進行了分析并確定了電站與機電設備增效擴容改造的內容與方案，充分外用水量，減少安全隱患，增加發(fā)電效益。

關鍵詞：晨光電站；機電設備；增效擴容；改造；分析

1機電設備存在的主要問題

晨光電站位于牡丹江下游，在黑龍江省依蘭縣境內，距離牡丹江與松花江匯合口10 km處，攔河壩以上控制流域面積36 700 km2，多年平均流量為252m3/s。電站系低水頭渠道引水式電站，電站最大水頭7.2m，設計水頭6.2m、最小水頭4.7m。電站裝機5臺，單機引用流量為53.3 m3/s，單機容量2.5 MW，總裝機容量12.5 MW。電站始建于1975年，投產于1983年。

機電設備存在的主要問題有：

1)20世紀60年代機電設備老化陳舊，特別是附屬設備已經買不到配件，維修困難。

2)3臺多油開關還在工作，用油量大，密封老化，維護費用高。

3)機組絕緣老化，4#、5#機發(fā)電機絕緣已發(fā)黃變脆，隨時都有擊穿的危險，大修時都不能做交直流耐壓試驗,試驗中就有擊穿的可能。

4)水輪機氣蝕嚴重，效率低棄水嚴重。

2電站增效擴容改造主要內容

本次電站增效擴容改造工程的主要任務是針對電站機電設備存在的問題，作以下的改造：

1)根據水能專業(yè)對本電站水文條件的重新復核計算，電站裝機容量5×2.5MW增容到5×3MW，更換水輪機轉輪及軸承密封等部件。

2)改造5臺發(fā)電機，將發(fā)電機單機增容到3MW，更換定子鐵芯、定子線圈、轉子線圈、轉子其他(轉子帶軸等)。

3)更換調速器、勵磁等輔助設備。

4)更新維修電站油、水、氣輔助系統(tǒng)。

3機電設備增效擴容改造

3.1現狀主要機電設備參數

現狀主要機電設備參數見表1和表2。

表1　現狀水輪機設備參數表

表2　現狀發(fā)電機設備參數表

3.2設備現狀情況分析

1)水輪機：①設備陳舊，均為20世紀60年代產品，設備零配件無處購置，無法維修更換，機組運行狀態(tài)差；②汽蝕現象嚴重，水輪機工況差，效率低，發(fā)電量低，水能利用率只能達到65%，棄水嚴重；③主軸密封不嚴，有漏水，淹沒水導軸承油盆，威脅到機組安全運行。

2)調速器：①晨光電廠使用的ST—100機械液壓調速器，受當時技術、制造等方面的限制，自身存在著許多缺點，如機械機構復雜，調整困難；②機柜內部傳遞杠桿較多，造成死區(qū)較大、不易維修；③油管路明管較多,漏油量大等缺陷；④加之經過多年的運行，調速器的可靠性已大為降低，瞞足不了并網對頻率的要求和佳木斯電網黑啟動電源點的要求，直接影響發(fā)電和安全生產；⑤附屬設備老化嚴重，其中調速器漏油最為突出，油壓裝置15 min啟動1次，廠用電損耗大。嚴重影響發(fā)電生產和安全運行。

3)發(fā)電機：①發(fā)電機設備老化嚴重，均為20世紀60年代產品，已無法購置零配件進行維修更換，無法保證機組安全穩(wěn)定運行；②機組絕緣老化，4#、5#機發(fā)電機絕緣已發(fā)黃變脆，隨時都有擊穿的危險。

4)油、水、氣系統(tǒng)：電站油、水、氣輔助系統(tǒng)管路以及操作閥門年久失修，存在跑冒滴漏現象，輔助系統(tǒng)設備也長時間運行，性能下降，可靠度低。

3.3水輪機改造

1)增效擴容改造工程主要參數：水庫水位和尾水位與現狀保持不變，水輪機水頭見表3。

表3　水輪機水頭主要參數

2)模型轉輪選取：國內在10m以下水頭段主要使用的軸流轉槳模型轉輪參數見表4。

表4　轉輪使用范圍表

通過對3個轉輪的對比可見ZZT03轉輪最優(yōu)效率是最高的，本次設計推薦采用ZZT03—43型轉輪。

3)水輪機改造方案：考慮電站生產技術能力并結合資金情況，確定本次電站水輪機改造方案，更換水輪機轉輪及軸承密封等部件，電站改造后水輪機單機出力為3.125MW，裝機5臺。

4)選定水輪機：選定的水輪機主要參數見表5。

表5　選定的水輪機主要參數

5)機組吸出高度與安裝高程：①機組現狀安裝高程為94.83m(葉輪中心線)，當2臺機組運行時，流量為107.64 m3/s，對應下游尾水位為94.30 m，機組吸出高度為0.53 m(至葉輪中心線)；②本次改造選用轉輪允許吸出高度Hs為1 m(至葉輪中心線)，電站機組現狀安裝高程能夠滿足機組穩(wěn)定運行要求。

3.4發(fā)電機增效擴容改造

本次改造選擇更換定子鐵芯、定子線圈、轉子線圈、轉子其他(轉子帶軸等)，改造后發(fā)電機單機出力3MW，定子、轉子繞組全部更換至F級絕緣，提高發(fā)電機效率和保證出力，延長發(fā)電機使用壽命。

本次晨光電站增效擴容改造工程發(fā)電機主要參數如下：

表6　晨光電站增效擴容改造工程發(fā)電機主要參數表

3.5輔助設備改造

1)晨光電站自投產運行至今已近40年，輔助系統(tǒng)設備老化嚴重，本次改造擬更換調速器、勵磁裝置、供油裝置、濾油設備、壓氣機及供排水系統(tǒng)設備等。

2)電站現有自動化系統(tǒng)標準較低，自動化原件老化嚴重，本次改造擬對自動化系統(tǒng)進行升級，更新自動化原件。

通過對電站機電設備的更新改造，電站能夠更加充分利用水量，減少安全隱患，增加發(fā)電效益，改造后多年平均年發(fā)電量為7 604 萬 kW·h，與現狀實際發(fā)電量(近10年平均年發(fā)電量5 981 萬 kW·h)相比增加發(fā)電量1632萬kW·h，增幅為27.1%。由此可見，對晨光水電站進行機電設備的增效擴容改造是十分必要的。

參考文獻：

[1]吳慶波，高磊，孫曉平，等.西溝水電站增效擴容改造技術的研究[J].黑龍江水利科技，2013，41(03)：53-55.

[作者簡介]張宏冰(1982-)，女，黑龍江海倫人，工程師；高磊(1982-)，男，黑龍江哈爾濱人，高級工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV734

文獻標識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)10-0077-02