1、昭平台二级水电站的增容改造更新改造?水电 2001 年第 3 期昭平台=缎水电站的增容改造马跃先(河南省郑州太学北技区郑州市 450002)马清志(河南省昭平台水库管理局平顶山市 467337)李军(河南省平顶山广播电视太学平面山市 467000)【文摘】昭平台=级水电站在保证灌溉用水的条件下进行发电,仍有一定的富裕水量.提出增容改造方案,分析优选机组增容为 8OkW,分析改造过程中存在的问题,吸取经验和教训,尽快达到 0tgl容的目的.【主题词】水电站运行水轮发电机组增容改造改良措施1 基本情况昭平台水库是一座以防洪,灌溉为主,结合发电及供水等综合利用的大型水库,总库容 6.49 亿 m3,
2、一级水电站装机 4 台,总容量为 6160kW,下游灌区的渠首紧接一级电站的尾水.二级水电站位于灌溉干渠下游约17km 处,以主干渠为压力前池,利用一级水电站的尾水在非灌溉期间,或灌溉期间一级水电站下泄水量有富裕时运行发电.二级水电站于 1993 年 7 月建成投入运行,原安装两台单机容量为 500kW 的水轮发电机组,采用单元供承方式,压力管道为现浇钢筋棍凝土管,内径为 1.47m,特征长度为375fn.发电机型号为 TSLI37/3416,水轮机型号为 ZD560 一 LH 一 120,叶片转角=+5.电站建成以来的运行情况表明,二级电站在保证灌溉用水的条件下进行发电,仍有一定的富裕水量.
3、如果二级电站的工作水头以 14m 计,在逐时段分析一级电站的下泄水量中扣除实际发生的灌溉用承,按现有 20年的资料进行统计计算,若将二级电站增容为 I300kW,年均增加发电量 125 万 kW-h;若将二级电站增容为 1500kW,则年均增加发电量 198 万 kW?h,因此二级电站具有增容的可能性.-28?2 增容改造方案的确定根据富裕水量计算的结果和考虑到电站投入运行的时间不长及资金较为紧张等因素,初步拟定在引水系统,基础设施均不改动的情况下,更换 1 台机组(1 号机)的主机和有关辅助设备达到增窖改造的目的.具体的增窖幅度共有 130kW,300kW 和 500kW 等 3个方案可供选
4、择,主观倾向采用增容 500kW的方案.2.1 改造机组客量为 1000kW 的方案该方案主机及辅助设备改造总投人为7O 余万元,由于受引水系统管道直径的限制,流量越大,引水系统的水头损失也急剧增大,加上尾水位的相应抬高,承轮机的工作水头随之减小,根据不同流量下试算机组出力的结果,当水轮机叶片转角达到=+20.时,水轮发电机组的实际最大输出功率也只有 890kW;压力水管内的水流速度达到 6ra/s以上,则超过了普通钢筋混凝土管所能承受的流速限制对于增容为 1000kW 的机组 ,经校核计算,原机墩的刚度,强度及各种振幅指标均不能满足规范要求,而且发电机的冷却条件和水轮机的空蚀性能也将严重恶化
5、.如果坚持该方案,就必须对引水系统和机组的机墩进行改造,这样不仅改造工期太长,影响正常发电收入,而且技术改造的资金投人也会大幅度增加.因此,该方案在技术和经济两个方面都不太合理.2.2 改造机组容量为 800kw 的方案该方案主机及辅助设备改造的总投人为60 万元,发电机型号为 SFS0014/2150,水轮机型号为 ZD560 一【.H 一 120,叶片转角=+10.额定出力时压力水管内的流速为4.6w./s,在允许范围之内.新发电机组按非标设计,利用原来的地脚螺栓进行安装固定,维持原机组的机墩不动.经校核,原机墩在机组改造后,刚度,强度及各种振幅指标均能满足要求,发电机的冷却条件和水轮机的
6、空蚀性能也较好,按正常情况运行 2 年 3 年便可收回技术改造所投入的资金.2.3 增客幅度为 130kW 的改造方案该方案需投入资金 40 余万元,虽然在技术上不存在任何问题,但增容幅度太小,经济上增长不如装机为 800kW 的改造方案.因此,改造机组装机为 800kW 的方案比较合理,确定为最终的实施方案.3 改造中存在的问题3.1 新机组和原埋件相适应的问题由于改造后的水轮机发电机组需要适应原来的机窝尺寸,利用原有的地脚螺栓安装固定,因此不仅新的发电机要按非标条件设计,而且要对原地脚螺拴的实际相对位置进行精确测绘.在新机组加工期间,为了不影响该段时间正常发电,没有将原机组拆卸来认真进行实
7、地测绘,而是用原电站设计图纸上标注的尺寸作为加工新机组机架螺孔相对位置的加工依据,造成新机组机架螺孔和原地脚螺拴错位,机组和机坑中心偏差较大等问题,导致实际安装过程历时 50 余天,采取了扩孔,返厂修理等多种措施才补救了该方面的缺陷.3.2 严重抬机问题新机组安装后的试运行阶段,无论是进行甩 100%负荷试验还是正常运行事故甩负荷情况,均出现发电机上端风扇叶片和发电机上罩严重相撞现象,抬机高度达到了 2cm以上.经分析,这种严重的抬机现象是由于水轮机轮毂上靖和支撑盖下沿之间的间隙过大所致,更重要的是由于机组增容后,经过机组的流量增大,尾水管内水流的速度大幅度增加,关机时尾水管内真空度升高,导致
8、尾水管内回水水击压力增大所引起.该现象最后是通过安装较大尺寸的尾水补气装置才得以缓解.1998 年 6 月,改造机组安装调试之后.进入了主汛期发电阶段.机组带负荷到 650kW左右时,发电机温度达到了警戒值.由于机组曾出现过对中性不好,严重抬机等同题,运行人员自然而然地认为发电机温度过高肯定也是由于机组本身存在的质量问题所引起,而段有进行细致排查和慎重思考.实际上发电机的温升正常,只是由于测量发电机温度的仪表不准而已,更换了仪表之后,最大出力达到 850kW,机组仍能正常工作 .由此造成了直接经济损失 5 万余元的后果.4 结束语水电站增容改造是一项较为复杂的工作,特别是那种仅改造水轮发电机组的部分设备而达到增容且的的情况,更需要慎重对待.经过对昭平台二级电站的增容改造,可以得出如下几点体会.1)只要是在技术和经济均行的情况下,即便是设备没有达到运行年限,仍能正常运行的电站,也需要考虑进行技术改造2)对于增容改造的电站,一定要做好水能计算,充分进行技术论证和经济评价,在可能的方案中选取最合理的方案进行实施.3)对于利用原电站过流系统和机组安装基础的增容改造,存在着新,旧设备,特征尺寸和相关技术参数的相适应问题,必须进行精确的实地尺寸测绘和相容性分析校核.对难免出现的问题要正确对待.
