浅谈灯泡贯流式机组运行中的几点经验

2015-04-05王进才

水电站机电技术 2015年12期

王进才

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海尖扎 811999）

浅谈灯泡贯流式机组运行中的几点经验

王进才

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海尖扎 811999）

摘要：灯泡贯流式机组由于投资少、建设工期短、移民少,收益快等优点,已成为国内和国际水电投资项目中的首要备选机型,并且已被广泛投入商业营运。本文就作者近几年参与灯泡贯流式机组的运行工作而获得的一点心得,与同行共同探讨。

关键词：运行经验；机组出力；影响条件

1基本情况

直岗拉卡水电站，地处三江源,是黄河上游第4个梯级电站,工程所处区域属生态环境十分敏感和脆弱的青藏高原。它位于青海省尖扎县与化隆县交界的黄河干流上，电站坝址距上游李家峡水电站7km，距西宁市公路里程109km。水库正常蓄水位2050.0m，总库容1540万m3。电站安装5台单机容量为38MW的灯泡贯流式机组，设计水头12.5m，单机流量337.4m3/s，年发电量762MkW·h。电站主要建筑物有右岸河床式电站厂房、平底泄洪闸及左岸河床土石坝等。2005年5月31日上午11∶18，电站首台机组正式并网运行发电，历时近10年的建设，2号、3号、4号机组依次安装完成并网发电，2014年5月31日23∶45，青海大唐国际直岗拉卡水电站5号机组完成各项调试试验，顺利投产发电。由于灯泡贯流式水电站具有比立轴的轴流式水电站建设期短，投资小，收效快，移民少的优势，并且电站靠近城镇，有利于发挥地区兴建水电站的积极性，所以赋有极强的生命力和深远的发展前景。

2尾水位对机组出力的影响

贯流式水电站的水头与下游水位密切相关，当上游流量增大时，下游水位随之抬高，而水头就降低，机组不能满出力运行；当流量减小时，下游水位随之降低，而水头抬高，但流量往往不能满足机组出力的要求。当电站进行日调节调峰时，其下泄流量随负荷而变化，相应地引起下游水位、流速的剧变，水位流量关系曲线呈绳套形状。而水流在稳定状态下，下游水位与流量的关系比较明确。由于尾水渠在设计和建造时是逐渐开扩的，在非稳定的流动情况下，下游水位上升得相对缓慢，形成无数个绳套关系。当尾水管出口流量增大时，下游的水被推着往下走，此时下游水位是下降的；当尾水管出口流量减小时，形成了水的反涌，这种波动引起了水头变化与出力的波动，有时可以导致发电量降低3%～5%。为解决此问题，电站曾经将下游尾水出口处长期堆积的淤泥进行了一次大规模的清理，取得了良好的效果。但尾水左岸有一条排洪沟，雨季时有大量的泥沙进入河道，由于下游流速相对较小，无法及时冲走淤泥，长期积累的结果是垫高了河床，对电站机组水头造成了一定的影响。所以，及时清淤对水电站运行来讲也是一项需要高层引起重视的问题。

3运行方式对机组出力的影响

贯流式水电站的运行不是一味要求不弃水的模式，尤其对小库容和无库容电站来说，当来水量增大时，如果单纯地加大水轮机导叶开度，会使流道和机组的过流量增加，尾水位急剧上升涌高，瞬间打破原来的尾水动平衡。此时水轮机工作水头降低，造成机组出力降低，减少了发电量。这种情况下，应该充分考虑机组运行方式，我们也做了一些关于机组优化运行的考量和分析，针对5台机组各自不同的特性，安排在来水量较小时选择同等运行工况下出力较好的机组运行，一定程度上还是有明显的效果。由于电站库容小，调节能力差，当单机运行时，上游电站一旦加大负荷，水库的水位上涨很快，为避免造成无谓的损失，我厂也随即开启备用机组。观察一个时期以来，我们得出：来水无法满足我厂2台机组满发负荷的时候，可以将上游水位调至较高的水位，运行相对稳定，来水再增大，我们也相应再开启一台备用机组，直至5台机组同时运行，这时候我们可以明显看到，虽然水头依然在额定值以上，但机组负荷至少减少3.0～5.0MW。

4上游污物也是影响机组出力的主要原因

上游的水流流态、污物性质及数量、流道、拦污栅等对机组出力都有直接的影响。在没有库容和库容小的电站经常存在一种运行方式，即上游一来水机组必须带负荷，导致水流运动速度相对快，当水流与进水口的牛腿撞击时有部分水流改变流向，甚至出现了旋流，进人流道内的水流也不稳定，沿程水头损失往往加大。污物是水上和水中的漂浮物，通过运动的水流吸附在拦污栅上，当污物过多时，造成拦污栅前后的压差不断地增大，此时相当于工作水头在不断的下降，严重影响机组的出力。因此，必须及时清理，否则不仅使机组的出力大为降低，甚至使得机组实际运行在低水头工况下，影响机组的运行稳定和安全。所以在实际运行中应监视拦污栅前后压差，一般在压差大于30cm以上时就应及时清理污物，保证机组在高效率工况下运行，提高经济效益。

5水库调度方面的影响

灯泡贯流式水轮机的适用水头范围一般在3m 到25m内，因此，这种机组主要靠大流量发电。但又因为灯泡贯流式水电厂的水库库容较小，一般只有日调节能力，因此，电站发电量在很大程度上由河水的径流量决定的。如何使径流水发挥最高效益，这就要求我们对水库进行优化调度。特别是枯水季节，应当尽可能做到使有限的来水发挥最大效益，也就是发最多的电。在洪水季节，利用预报时间和洪水产生至库区的时间之和，加大机组出力，尽量降低水库水位，一般都可以至死水位。等洪水上涨至汛限水位时逐步加大泄水流量，可适当降低水库水位。当最大洪水流量过程结束时，调整水库下泄流量使水库水位逐步提高。整个洪水流量过程结束时，水库水位控制在最高汛限水位。洪水过程中利用消落水库水位来增加发电效益是相当可观的。2012年，黄河上游降雨频繁，黄河水位猛涨，尤其在七、八、九三个月中，水库平均入库均保持在800.00m3/s以上，仅八月平均入库达到1500.00m3/s，当月发电量较往年多发3000.00万kW·h。在贫水季节，尽量避免弃水或少弃水。主要是控制水位在次汛限水位，保证发电机在高水头高效率区运行。枯水期由于水库来水量满足不了全部机组的全天运行，因此增加其效益的主要途径是尽量蓄高水库水位，并安排1台或少数几台机组运行，这样可以尽量使尾水位维持在较低位。因为多台机组同时运行，尾水位相应增高，也就降低了机组运行的净水头。而灯泡贯流式机组的出力会因为机组的水头减小而明显降低。再者就是枯水期的发电计划安排也很关键，一般是按来水安排发电计划，保持水库在最高水位运行，以提高发电机水头利用率。