小型水電站技術改造措施的思考

陳嘉鵬

四川鑫源礦業有限責任公司，四川甘孜 626700

為了保證我國水電事業的穩步發展，堅持可持續發展的建設理念，需要大力開發水電，找到正確的水電工程與生態環境間的平衡關系，保證水電工程與生態環境間的和諧發展，在保證水電站正常開發和使用的基礎上盡可能地不破壞原有的生態自然景觀。當前，在我國很多省份已經建立高利用率的水利資源基礎設施，因此，水電站的改造項目就變得尤為的關鍵。本文以水電站的項目開發作為基礎，并針對小型的水電站技術做出相應的改進。

1 生態理念在水電站工程中的特點

1.1 可持續

水利水電工程在工程建設中是較為特殊的一類工程，水利水電工程的可持續發展會有效地促進我國社會文明和進步。為了保證經濟的可持續發展，在設計水利工程設計方案前，首先，要構建出與當地的生態環境相協調的發展方案，比如，在建造水利工程的同時增加一部分的旅游觀景項目，在充分利用水力資源的同時對當地的經濟發展也可以起到積極的促進作用。其次，要準確計算工程實施過程中所需要的各類資源，合理地利用自然資源，降低相應的能源消耗，其實施過程中要貫徹保護環境，樹立環保意識，促進社會的可持續發展的思想。

1.2 自然性

在生態理念中，自然性是其主要的特征表現，自然性首先就是要尊重自然、順應自然和保護自然。水利水電工程作為一類特殊的工程建設，由于其選址的特殊性就會涉及一些周圍的自然環境問題，影響著周圍的自然環境，因此，在進行水利水電工程設計時，要秉持對周圍自然環境不破壞的原則，從而避免破壞生態上的平衡。

1.3 社會性

國家基礎設施建設是一種具有公益性的項目，因此，需要考慮它的社會性，包括它在設計時的社會價值，對社會造成的影響，在設計時要遵從生態理念，考慮當地的基本狀況和需求，做出應對，比如，防洪抗旱、蓄水灌溉、水電發電等，充分利用水利水電工程的主要功能和作用以及較高的社會影響力。

2 確定改造項目，現狀分析

截至目前，大部分的小型水電站已經建設完成很多年，再加上有些項目多為“三邊”工程，這就導致目前一些水電站建設時的施工資料和技術資料丟失，或者當時就沒有留下相關技術資料，這2種情況都會導致在進行設備相關改造和檢修的操作困難。因此可以得出，收集、分析和整理水電站的歷史資料是一件相當復雜與煩瑣的過程，其需要相關人員相當細致地投入，從而保證技術改造工作的順利進行。

參考目前已有的相關文獻，目前我國正在使用的水電站大部分都是20世紀60年代的產品，性能不足，設備落后，會出現噪聲大、運行效率低的情況[1]。而在20世紀80年代后水電站基本都是徑流式電站，電站的發電效益與機組運行情況不理想，在實際運行的過程中，一些外在因素都在一定程度上施加影響，主要包括以下幾種：

（1）進水口的進水量少，主要是攔水壩的去污排渣的能力達不到要求。

（2）引水渠道阻塞，導致機組無法正常運行，效率降低，主要是水電站缺少沖沙閘與沖砂道，引水渠達不到標準地沖砂效果，減少了過水量。

（3）水電站機組的發電不穩定，主要是水電站的前池水位的遙測工作不完整導致。

（4）溫度過高，一方面，機組的出力不穩定，機組的軸承溫度在實際運行過程中的軸承溫度高于平時。另一方面，方法不對或材料不好，軸承推力采用瓦拉瓦方式或者使用不合格的軸瓦合金材料使得精度不夠，導致溫度過高。

（5）水輪機的轉輪不穩定，受到一定的汽蝕，主要是水輪機的運行工況不理想甚至安裝不完整，導致轉輪受到汽蝕。而解決此問題的方法就是適當調整水輪機尾安裝高程。

（6）輸變電設備與發電機組不配套，導致機組不穩定，出現容量浪費或者容量不足。主要有2種情況，一種是“大馬拉小車”現象，我國的大部分小型水電站的輸出功率超出了主變壓器或發電機的額定容量，導致發電過程中會出現棄水等不正?，F，影響水電站的機組出力。另一種是“小馬拉大車”現象，我國的一些水電站的水輪機出力小于水電站發電機容量，使得機組的容量浪費，損耗增加。

3 優化設計，使經濟效益最大化

優化設計，首先要提到的是4個基本原則，包括特殊性、先進性、經濟性與合理性。實現這些原則的基礎就是因地制宜，在小型水電站的技術改造上應咨詢一些有經驗和能力的單位或委托。合理優化，在方案上要聘請專家根據水電站的自身特征進行嚴格審查和優化設計。

4項基本原則：（1）特殊性。要體現特殊性簡單說就是采用不同的方式對待不同的問題。（2）經濟性。最大化經濟效益，最大限度增加發電機的發電量。（3）先進性。保證水輪發電機的技術先進成熟，轉輪性能良好以及相關的輔助設備齊全、完善、配套。（4）合理性。制度合理和制約條件合理是水電站的合理的基礎，要認真處理并且緊密結合水電站中的不宜變更的或是不能變更的制約條件。

現實中大多數多泥沙的河流導致水輪機的運行環境不理想，而為了有效更好地減少泥沙造成的磨損，就需要改善機組的運行特性，并且能夠及時采取合理的治理措施，以此來使水輪機的使用壽命得到延長，在全方位的考慮下，還要確保其能夠滿足以上3個方面的需求。因此，水輪發電機組的改造是大部分小型發電站工作的重中之重，在進行相關的技術改造設計時，可參考以下的幾項措施：

（1）一些水電站由于在水輪機上的技術落后使得性能降低，設備老舊導致運行時出狀況，但是水輪機的原設計和流量等無明顯變化，所以，在技術改造上有2種方法更新改造或增容改造。在選擇轉輪時，應考慮2方面：一是重新設計轉輪，根據過流部件結構和型線進行相應的設計和改進，另一方面就是選擇新型轉輪，考慮與該水頭段導水葉的高度情況選擇相近或相同的轉輪。

（2）對水電站進行減容改造。此種方法主要針對一些水電站自身的流量與水頭相比原設計都有部分減少的情況，要減少水輪機的額定水頭，減少水輪機的額定輸出功率，就需要根據水電站的實際運行流量與水頭，分析流量和水頭的減少情況，然后選擇合適的新型轉輪或者重新設計轉輪，提高水輪機的運行效率，提升年發電量，其選擇和設計的基礎就是要考慮水輪發電機的改造方法，確保能夠提升水輪機的運行效率，使其達到理想效果。

（3）對水電站進行增容改造。此種方法主要針對一些水電站自身的流量與水頭相比原設計都有部分增加的情況，要增加水輪機的額定水頭，增加水輪機的額定輸出功率，就需要根據水電站的實際運行流量與水頭，分析流量和水頭的增大情況，然后選擇合適的新型轉輪或者重新設計轉輪，提高水輪機的運行效率，提升年發電量，其選擇和設計的基礎就是要考慮水輪發電機的改造方法，確保能夠提升水輪機的運行效率，提高水輪機的額定轉速，使其達到理想效果。

以上幾種情況都涉及新型轉輪的選擇和重新設計轉輪，其在水輪機的額定功率確定之后需要重新審核一些輔助設備，以確保它們在發揮輔助作用時是否需要進行更換或者進行一些其他操作。

（4）對于一些泥沙型水電站，必須重視泥沙等對機組的磨損程度，在進行改造時，需要采取相應的防磨損措施，當泥沙的礦物組成成分、泥沙大小等達到一定標準的情況下進行機組的相關改造設計，選擇合適有效的新型轉輪。

4 增容改造的注意事項

根據水輪發電機的運作原理，選擇使用水輪機作為原動機，水輪機的運作效率在極大程度上將會受到影響。在現實生活中，水輪機在種類的選擇技術方面會受到不同參數的綜合作用影響，水電站在客觀規律的影響下經常發生許多問題，所以，選擇技術時水輪發電機組中具有較大難度的一方面。因此，分清主次關系是小型水電站的增容改造工作中的重中之重，首先，在改造工作之前，需要對水輪機進行嚴格把關考慮各方面因素之后，再進行水輪發電機改造工作，同時進行進一步的改造，主要針對水電站的金屬結構和機電設備等多個方面，上述幾個方面都是必須認真遵循的原則。

5 結語

綜合本文的相關論述，水電站在經過相關改造后，在電站的經濟效益方面起著關鍵性的作用，通過技術實施，能有效地提升機組設備的運行效率。本文針對小型水電站進行了相關研究分析，根據實際情況，得出相關結論。在水電站的技術改造上要嚴格把關，以積極嚴謹的態度加強管理與建設工作，落實相關工作，特別是在技術指導上，要找技術專家或者權威機構根據實際情況和水電站的發展給予關鍵技術指導，使水電站在技術改造上能夠有相當大的改進，然后貼合實際進行合理優化，使水電站技術穩定，運行效率提高，經濟效益達到最大化。最后，要樹立良好的科學管理理念，重視水電站改造工作的每一步，嚴格審查水電站改造后的審計與驗收工作，確保改造后的水電站能夠完好地運行，運行狀態達到最優，處于最優工況，使水電站能夠充分發揮改進后的優勢，提高運行效率，提升發電能量，促使水電站經濟效益最大化。