小型水電站技術(shù)改造措施的思考

劉海軍（廣西北流市民安水庫(kù)管理所，廣西北流537401）

小型水電站技術(shù)改造措施的思考

劉海軍（廣西北流市民安水庫(kù)管理所，廣西北流537401）

水電站是一種綜合工程設(shè)施，主要作用在于將水能轉(zhuǎn)換為電能。水電站主要由引水、機(jī)電設(shè)施與發(fā)電廠房等構(gòu)成，經(jīng)過引水系統(tǒng)，將水庫(kù)的高水位引入廠房，然后利用水輪發(fā)電機(jī)的推動(dòng)作用，產(chǎn)生電能，之后再利用升壓變壓器、輸電線路等設(shè)備，將電能送入電網(wǎng)。對(duì)此，本文對(duì)小型水電站進(jìn)行了分析，研究了我國(guó)小型水電站運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)一步給出相關(guān)措施，以實(shí)現(xiàn)水電站技術(shù)改造的目的。

小型水電站；技術(shù)改造；現(xiàn)狀分析；措施

前言

為了促進(jìn)水電開發(fā)工程的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，需要對(duì)水電進(jìn)行大力發(fā)展，正確處理水電工程與生態(tài)環(huán)境間的關(guān)系，促使其和諧發(fā)展，在確保水電開發(fā)工作滿足水電建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，更好的保護(hù)生態(tài)。當(dāng)前，我國(guó)許多地區(qū)的水利資源開發(fā)效率已處于較高的水平，電站的挖掘改造具有非常重要的意義。本文在研究水電開發(fā)的基礎(chǔ)上，對(duì)小型水電站技術(shù)的改造進(jìn)行了相應(yīng)的闡述。

1 確定改造項(xiàng)目，現(xiàn)狀分析

由于受到時(shí)代與科學(xué)技術(shù)的限制，我國(guó)許多小水電站往往存在安全生產(chǎn)隱患多、技術(shù)落后、裝機(jī)容量小等方面的問題。目前，很多水電站已經(jīng)得到了上級(jí)部門的資金支持與指導(dǎo)，進(jìn)行了相應(yīng)的整頓與改造，但由于缺乏技術(shù)支持，再加上管理工作的不到位等，導(dǎo)致電站效益無(wú)法得到充分的發(fā)揮。

到目前為止，許多小型水電站已經(jīng)運(yùn)行了很長(zhǎng)的時(shí)間，建設(shè)時(shí)的許多施工資料與技術(shù)資料均已經(jīng)丟失，再加上許多項(xiàng)目為“三邊”工程，原先就沒有留下技術(shù)資料，在很大程度上增加了設(shè)備改造與檢修的困難。由此可知，水電站歷史資料的收集、分析與整理工作十分復(fù)雜繁瑣，且也是十分細(xì)致深入的一項(xiàng)工作，是技術(shù)改造工作得以順利開展的重要基礎(chǔ)。

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果可知，我國(guó)當(dāng)前的一些小型水電站內(nèi)的機(jī)電設(shè)備還是20世紀(jì)60年代的產(chǎn)品，噪聲較大，運(yùn)行效率很低，性能也差，甚至還存在一些已經(jīng)被淘汰的、被國(guó)家明令禁用的設(shè)備。同時(shí)，部分小型水電站建設(shè)于20世紀(jì)80年代，基本上屬于徑流式電站，在其實(shí)際運(yùn)行過程中，往往會(huì)受到許多因素的影響，在一定程度上制約了電站的發(fā)電效益與機(jī)組運(yùn)行，具體如下。

①攔水壩的排渣去污能力不足，導(dǎo)致進(jìn)水口的進(jìn)水量不充足。②沖沙閘與沖砂道的缺乏，再加上引水渠無(wú)法達(dá)到理想的沖砂效果，導(dǎo)致引水渠道被堵塞，對(duì)過水量造成阻礙，使得機(jī)組無(wú)法良好運(yùn)行，效率較低。③前池水位遙測(cè)工作不完善，使得機(jī)組的發(fā)電不穩(wěn)定。④在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于機(jī)組的軸承溫度過高，嚴(yán)重影響了機(jī)組的出力。軸承推力瓦掛瓦方式的精度也不充足，再加上使用了不合格的軸瓦合金材料等，均會(huì)誘發(fā)高溫現(xiàn)象。⑤水輪機(jī)安裝與運(yùn)行工況的不合理，導(dǎo)致水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到嚴(yán)重的汽蝕。為了減少此類影響，可適當(dāng)調(diào)整水輪機(jī)尾水安裝高程。⑥未配備配套的輸變電設(shè)備與發(fā)電機(jī)組。我國(guó)許多小水電站的輸出功率已經(jīng)超出主變壓器或是發(fā)電機(jī)額定容量的許多倍，引發(fā)了“大馬拉小車”現(xiàn)象，在很大程度上限制了水電站的設(shè)計(jì)出力，發(fā)電過程中，棄水等不正常情況時(shí)有發(fā)生。此外，少數(shù)水電站的水輪機(jī)出力還存在小于水電站發(fā)電機(jī)容量的情況，導(dǎo)致“小馬拉大車”狀況，不僅浪費(fèi)了設(shè)備的容量，還使得運(yùn)行損耗大幅增加。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲取經(jīng)濟(jì)效益

針對(duì)小型水電站的技術(shù)改造，應(yīng)當(dāng)選用有資質(zhì)的單位，委托其進(jìn)行技術(shù)咨詢，聘請(qǐng)專家對(duì)改造設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格仔細(xì)的審查，優(yōu)化設(shè)計(jì)。在小型水電站技術(shù)改造過程中，必須嚴(yán)格遵循四項(xiàng)基本原則，即為特殊性、經(jīng)濟(jì)型、先進(jìn)性與合理性。對(duì)于水電站的設(shè)計(jì)，必須在充分考慮水電站自身特征的情況下，因地制宜，合理優(yōu)化。其中，所謂特殊性，即為采用特殊的方式處理特殊的問題；經(jīng)濟(jì)性即為在一定投資狀況下，最大限度的增加發(fā)電量，以全面提升水電站自身的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于先進(jìn)性特征，其主要指優(yōu)先選擇運(yùn)行可靠、配套性能先進(jìn)的水輪發(fā)電機(jī)，與技術(shù)成熟的、性能先進(jìn)的好轉(zhuǎn)輪，以及相關(guān)的輔助設(shè)備。合理性即為妥善處理、緊密結(jié)合水電站中所有的不宜變更的與不能變更的制約條件。例如，許多水輪機(jī)的運(yùn)行環(huán)境為多泥沙河流，需重點(diǎn)改善其運(yùn)行特性，并積極采取綜合治理措施，以更好的抵抗泥沙的磨損，延長(zhǎng)水輪機(jī)的使用壽命，通過充分與全面的考慮，確保其滿足經(jīng)濟(jì)性、合理性與先進(jìn)性方面的需求。許多小型發(fā)電站工作的重點(diǎn)在于水輪發(fā)電機(jī)組的改造，進(jìn)行技術(shù)改造設(shè)計(jì)時(shí)，可采取以下措施：

（1）許多水電站水輪機(jī)的性能較為落后，且設(shè)備也十分陳舊，但原設(shè)計(jì)、流量等均未發(fā)生很大的變化，便可通過增容改造或是更新改造的方法進(jìn)行技術(shù)改造工作。在選用新型轉(zhuǎn)輪時(shí)，應(yīng)選擇與該水頭段導(dǎo)水葉高度想接近或是相同的，若沒有適宜的新型轉(zhuǎn)輪，需重新設(shè)計(jì)，或是改進(jìn)過流部件結(jié)構(gòu)與型線，以提升水輪機(jī)運(yùn)行效率，增加其年發(fā)電量。

（2）許多水電站的流量與水頭均少于原設(shè)計(jì)，此時(shí)可采用減容改造的方法，但需要對(duì)水電站的實(shí)際運(yùn)行流量與水頭進(jìn)行充分的考慮，以降低水輪機(jī)的額定水頭，減小額定輸出功率，重新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)輪或是選用適宜的新型轉(zhuǎn)輪，將水輪機(jī)的運(yùn)行工作狀態(tài)調(diào)整至最優(yōu)或較優(yōu)，有效提升其實(shí)際運(yùn)行效率，增加其年發(fā)電量。

（3）我國(guó)許多水電站自身的流量與水頭均大于原設(shè)計(jì)，此時(shí)便可使用增容改造的方法，但必須對(duì)電站的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，充分分析其流量與水頭的增大條件，有效提升水輪機(jī)的額定水頭，增大額定輸出功率，重新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)輪，或是選用適宜的新型轉(zhuǎn)輪，在考慮改造水輪發(fā)電機(jī)方法的基礎(chǔ)上，確定其額定轉(zhuǎn)速，確保水輪機(jī)處于高效率運(yùn)行狀態(tài)。此種方法增加了單機(jī)容量，提升了水輪機(jī)的運(yùn)行效率，并且使得年發(fā)電量得以一定的增加。

針對(duì)第一種與第三種情況，確定了水輪機(jī)的功率之后，均需選擇適宜的水輪發(fā)電機(jī)及相配套的功率，且還需要核算發(fā)揮輔助作用的設(shè)備，以確定是否需要更換。

（4）針對(duì)部分泥沙水電站，必須重視泥沙的磨損程度，改造時(shí)，需結(jié)合抗磨措施，在充分考慮水輪機(jī)過泥沙礦物成分、泥沙粒徑、含沙量的情況下進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，選用適宜的新型轉(zhuǎn)輪。

3 增容改造的注意事項(xiàng)

發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)是不同的兩個(gè)范疇的對(duì)象，發(fā)展階段也大不相同。在水輪發(fā)電機(jī)組中，水輪機(jī)屬于原動(dòng)機(jī)，其運(yùn)行效率在很大程度上影響著水輪機(jī)。水輪機(jī)類型的選擇技術(shù)方面存在較大的難度，且還會(huì)受到許多影響參數(shù)綜合作用，在實(shí)際運(yùn)行中，水電站常發(fā)生許多問題，應(yīng)滿足客觀規(guī)律。所以，在進(jìn)行小型水電站的增容改造工作中，必須分清楚主次關(guān)系，首先需要嚴(yán)格把控水輪機(jī)的改造工作，然后再改造水輪發(fā)電機(jī)，同時(shí)對(duì)整體水電站的全部水工金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備等進(jìn)行進(jìn)一步技術(shù)改造，上述均為必須遵循的原則。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過水電站的改造，可有效提升設(shè)備的利用效率，在技術(shù)方面，對(duì)電站經(jīng)濟(jì)效益的提升發(fā)揮著決定性作用。本文針對(duì)小型水電站進(jìn)行了相關(guān)分析，并探討了水電站運(yùn)行過程中發(fā)生的問題，總結(jié)了當(dāng)前水電站的運(yùn)行情況，要求必須積極進(jìn)行水電站的技術(shù)改造、管理與建設(shè)工作，真正落實(shí)到位，尤其是電站改造過程中，需對(duì)小型水電站的技術(shù)改造給予宏觀的指導(dǎo)，充分結(jié)合實(shí)際情況，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。此外，還應(yīng)高度重視電站改造后的審計(jì)與驗(yàn)收工作，樹立良好的科學(xué)管理理念，注意電站的建設(shè)，確保小型水電站改造后的良好運(yùn)行，保證其處于最優(yōu)工況，充分發(fā)揮其應(yīng)有的效益。

[1]王云芬，汪雪芬.議小型水電站技術(shù)改造需注意的問題[J].北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，29（9）：98.

[2]顧四行.小型水電站技術(shù)改造應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2012，31（1）：23～24.

[3]潘海添.對(duì)小型水電站技術(shù)改造中應(yīng)注意的幾個(gè)問題的探討[J].廣東建材，2011，27（7）：154～156.

TV742

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2095-2066（2016）36-0137-02

2016-11-30

劉海軍（1967-），男，工程師，大專，主要從事水利工程管理，小型水電站安全運(yùn)行及管理，農(nóng)村飲水安全工程的管理等工作。