小型水电站技术改造措施的研究

□唐天保（新疆电力设计院）

小型水电站技术改造措施的研究

□唐天保（新疆电力设计院）

水电站属于一项综合工程设施，主要完成水能向电能的转换。它包括由泄水、挡水建筑物形成的水电站引水系统以及水库、机电设施、发电厂房等。经引水系统将水库的高水位引入厂房，通过对水轮发电机的推动从而产生电能，然后通过升压变压器、输电线路、开关站等将电能送入电网。文章针对小型水电站进行了分析，阐述了我国小型水电站在运行过程中存在的问题，并进一步给出了相关的措施进行水电站的技术改造。

小型水电站；技术改造；现状分析；措施

前言

水电开发工程要走向持续、健康、稳定的发展道路，就要对水电进行大力的发展，将水电工程与生态环境之间的关系进行认真的处理，使其能够和谐发展，保证水电开发工作既满足水电建设的重任，同时还能做到对生态的保护。很多地区具有较高的水利资源开发率，一项非常重要的工作就是电站的挖潜改造。笔者通过对水电开发的研究，针对小型水电站技术改造谈了几点粗浅认识。

1.确定改造项目，现状分析

受到时代和科学技术的限制，很多小水电站具有安全生产隐患多、制造质量差、效率低、技术落后、台数多、装机容量小等特点。虽然得到了上级部门的支持和指导，已经整顿和改造了很多电站，但是技术层面支撑的缺乏、管理工作不到位等使得发挥电站效益的工作难上加难。

而很多小型水电站已经工作了几十年或者更长时间，其建设时的很多施工资料、技术资料已经丢失，且很多都属于“三边”工程，技术资料原本就没有留下，这样就大大增加了设备改造和检修工作的难度。因此，水电站历史资料的收集、分析和整理是非常繁杂、细致、深入的工作，它是技术改造工作顺利进行的根本。

目前小型水电站的机电设备还有一些20世纪五六十年代的产品，具有噪声大、运行效率低、性能差的缺点和问题，其中不乏一些已经被淘汰、被国家明令禁止使用的设备。还有很多小型水电站是在80年代修建的，基本属于径流电站，在运行过程中，这类电站会受到很多因素的影响，制约了发电效益和机组运行。

第一，拦水坝没有足够的排渣去污能力，这就导致了进水口没有足够的进水量；第二，缺少冲砂闸和冲砂道，引水渠的冲砂效果不够理想，导致了堵塞引水渠道，阻碍过水量，最终使机组不能良好的运行，效率低下；第三，没有完善的前池水位遥测工作，导致机组不能稳定的发电；第四，在运行过程中机组轴承温度过高，对机组出力造成严重的影响，轴承推力瓦挂瓦方法没有足够的精度，同时不合格的轴瓦合金材料等都将会导致高温现象发生；第五，不合理的水轮机安装过程以及运行工况，造成了水轮机工作轮受到严重的汽蚀（为减少汽蚀影响可以对水轮机尾水安装高程进行调整）；第六，没有配套的输变电设备和发电机组，对于很多小水电站而言，输出功率超出主变压器或发电机的额定容量很多倍，造成了“大马拉小车”现象，限制了水电站的设计出力情况，进行发电过程中，弃水等不正常的现象时有发生。也存在一些水电站水轮机的出力小于水电站发电机容量，造成“小马拉大车”现象，这对于设备容量而言是一种浪费，同时也大大增加了运行损耗。

2.为获取经济效益进行设计的优化

小型水电站技术改造工作应该选择有资质的单位，委托其进行技术咨询，请专家审查改造设计的方案，从而使设计得到优化。

小型水电站技术改造必须要坚持四项基本原则，即：特殊性、经济性、合理性和先进性。对于所有的水电站要充分考虑其自身的特点，要因地制宜，合理优化设计。特殊性是指采用特殊的方法对特殊问题进行处理；所谓经济性则指在一定的投资情况下，尽最大可能进行发电量的增加，使水电站的经济效益得到提高；所谓合理性是指要对水电站所有不宜变更和不能变更的制约条件进行妥善处理和紧密结合；先进性是指要优先选择那些运行可靠、配套性能先进的水轮发电机和那些技术成熟、性能先进的好转轮还有相关的辅助设备。例如，很多水轮机在多泥沙河流上运行，要注意对其运行特性的改善，同时还要采用综合治理措施抵抗泥沙的磨损，使水轮机的使用寿命得到延长，必须进行充分的、全面的考虑才能满足其对经济性、合理性以及先进性的要求。对于很多小型发电站而言，对水轮发电机组的改造就是其工作的重点。进行技术改造设计时，通常可以采用以下几种方法：

第一，很多水电站的水轮机性能落后、设备陈旧，但是原设计、流量、水头等没有很大的变化，这时可以通过增容改造或更新改造的方式进行技术改造工作。进行新型转轮的选择时应该选择与该水头段导水叶的高度相近或相同，如果没有合适的新型转轮，就要对转轮进行重新设计，或者对过流部件的结构和型线进行改进。从而达到使水轮机的运行效率得到提高，使其年发电量得到增加。

第二，很多水电站的流量、水头比原设计少，则可以使用减容改造的方式。要充分考虑水电站的实际运行流量以及水头，使水轮机额定水头降低，使额定输出功率减小，重新对转轮进行设计或选择适合的新型转轮，从而达到使调整水轮机能够较优或最优运行的工作状态，使其运行效率得到提高，并使其年发电量得到增加。

第三，很多水电站的流量、水头比原设计大则可以使用增容改造的方法。必须考虑电站的实际情况，充分对其流量和水头的增大条件进行分析，使水轮机的额定水头得到提高，使额定输出功率得到加大，对转轮进行重新设计或选择适合的新转轮，结合改造水轮发电机的方式确定其额定转速，从而保证水轮机运行于高效率区。这种方式使单机容量得到了增加，使水轮机运行效率得到提高，同时使年发电量得到增加。

其中第一种和第三种情况，在确定了水轮机功率后，都要选择适合的水轮发电机与其有配套的功率。同时还要核算起到辅助作用的设备，从而确定更换与否。

第四，有很多泥沙水电站，必须要注意泥沙磨损问题，进行改造时要结合抗磨措施。充分考虑水轮机过泥沙矿物成分、泥沙中值粒径、机含沙量进行改造设计，选择新型转轮。

3.增容改造的注意事项

发电机和水轮机属于不同的两个范畴的对象，它们有着不同的发展阶段；在水轮发电机组中水轮机的地位属于原动机，所以说运行效率高低对于水轮机而言会产生非常显著的影响；进行选择水轮机类型的技术有很大的难度，有众多影响参数综合作用，在实际运行过程中，水电站常常会出现很多的问题，这些都满足客观的规律。所以说，进行小型水电站的增容改造工作时要求分清主次关系，首先要将水轮机的改造工作抓紧，然后进行水轮发电机的改造，并进一步对整个水电站的所有水工金属结构以及机电设备等进行技术改造，这都属于必须遵循的原则。

4.结语

改造水电站能够使设备利用率得到显著提高，在技术上对电站经济效益的提高有着决定性的作用，本文针对小型水电站进行了分析，阐述了水电站在运行过程中出现的问题，并总结了当前水电站的运行现状，这对我们是一种警示，提醒我们积极进行水电站的技术改造、管理和建设的工作，同时要将这些工作落实到位，特别是进行电站改造工作时要对小型水电站的技术改造进行宏观的指导，同时注意集思广议，对改造项目进行确定，然后要对课题进行优化，充分与实际情况相结合，要做到有的放矢，还要对设计进行优化，使经济效益最大化，对于电站改造完成之后的审计和验收工作也要给予高度重视，树立良好的科学管理理念，重视电站的建设，保证小型水电站通过改造后可以良好运行，并且要有最优的工况，使其应有的效益得到充分的发挥。

[1]曾必文.小型水电站技术发展与管理[J].中国科技博览,2010(24).

[2]陈运东.浅析小型水电站发展与技术改造对策[J].中国科技博览,2010(10).

[3]张平.小型水电站技术改造之我见[J].神州,2012(5).

2012-05-30