浅析贯流式机组的经济运行措施

刘 刚，廖书杰

（华能甘肃水电开发有限公司，甘肃 兰州730060）

水电站的经济运行，目的是选择电站的最佳运行方式，在保证电力系统安全的前提下，增加发电效益。不同类型的水电站，经济运行策略要结合机组的规模、布置形式、运行方式、库容等因素综合考虑，采取针对性地运行措施。下面我们通过所管理的小型水电站贯流式机组的运行实践，定性分析采取经济运行的措施。

1 电站基本情况

横丹水电站为低水头径流式小型水电站，安装2台单机容量12.5MW的灯泡贯流式水轮发电机组，机组的运行水头在14.5～19m间。引水系统由引水隧洞、引水箱涵、明渠、前池和压力管道等组成。电站2012年投产后正常运行，流域来水稳定，年发电量和利用小时数基本维持在设计水平。2017年后，电站通过采取针对性的运行措施，在机组的稳定运行和增加发电量管理上取得一定的经验。表1是电站2016～2019年发电量情况，表中可见除了发电量逐年稳步提高外，2016年与2019年运行情况对比，在设备运行小时提高11.2%的条件下，发电量同比增加19.9%，说明经济运行措施取得一定的成效。

2 贯流式机组经济运行的思路和特点

2.1 机组经济运行的思路

电站设备设施的安全生产是机组经济运行的基础，设备的检修、运维工作质量和设备的健康水平是机组安全运行、经济运行的前提。因此只有在保证安全生产基础上追求机组经济运行模式和措施才有实际意义。

小型水电站因为受库容调节能力等条件限制，机组的经济运行措施主要考虑提高有效利用水头、减少耗水率、机组间负荷优化分配等内容。

2.2 贯流式机组的特点

（1）贯流式机组一般采用卧轴水平布置，不设置蜗壳，使水流直贯转轮，机组布置的主要特点是：①从进水到出水方向基本上是轴向贯通，流道平直，过流通道的水力损失少。②具有较高的过流能力和较高的比转速。③机组结构紧凑，尺寸较小，水力效率较高。

（2）贯流式机组水电站一般库容较小，通常只有日调节能力。机组主要靠大流量来水发电，适用水头范围一般在3～25m内。贯流式机组运行特点有：①贯流式机组运行稳定，效率高，但是运行辅助设备多。②贯流式机组的转动惯量较小，动态负荷调节时稳定性差，水力振动和机组振动较大。③机组的导叶与浆叶协联关系对机组运行影响较大，应注意及时修正协联曲线，减少非工况协联运行时间。④机组在低水头运行时，过机流量大、流态恶劣，汽蚀、压力脉动等因素引起机组净水头变化大，造成机组运行不稳定，振动大、噪声大。⑤水库泄水和回蓄过程中，应减少机组在临近空化区运行，保证机组振动摆度符合要求。这些都是贯流式机组特点，在安全运行和经济运行中需要充分考虑的因素。

3 经济运行的影响因素及具体措施

根据电站近年来的运行实践经验，对影响电站经济运行的因素采取的应对措施，主要考虑有：降低单位电能的水耗率、机组工况优化、机组间负荷合理分配以及设备运行措施优化等方面。

3.1 做好水情预测

小型电站因调节库容小，自身调节能力差。因此要准确获取实时有效的水情信息，掌握上游电站设备运行出力状况、出库流量、泄洪和水位变化情况等；积极开展水情预测预报，提高了泄洪流量计算的准确率、减少闸门启闭时间，有效利用来水量。汛期，在保证安全度汛的前提下，采用短时错峰的方法，合理调整库区水位，力争做到不弃水少弃水。

3.2 降低单位电能的水耗

3.2.1 提高运行水头

汛期运行，上游水位能保持较高水位，主要是控制因泄洪上升顶托尾水位，影响有效水头，合理安排泄洪冲砂方式，有条件时进行尾水河道疏浚，降低尾水位。其他时段运行，通过机组出力调节，保持上游水位或前池水位在高水位，提高有效运行水头。

3.2.2 减少水头损失和流量损失

汛期要充分考虑进水口、前池因杂物、垃圾造成堵塞，影响机组进水流量不足，有效水头损失较大，同时河道来水流量大，流速快形成的水力不平衡还会引起机组水力振动，需要通过进水口、前池部位的拦污设施减少进入引水系统杂物，调整负荷保证设备稳定运行，起到减少水头损失和流量损失的效果。

3.3 优化机组工况

对于水轮机而言，提高机组效率，应在不同水头和不同负荷下都能使机组在高效率区运行，要求根据来水及时调整负荷，使机组在高效率区及最优工况下运行，提高发电量。

3.3.1 优化协联关系

贯流式机组一般采用水轮机导叶、桨叶双重调节方式，运行时监测机组的摆度和振动值满足规范要求，通过及时调节导叶桨叶开度，取得最佳协联配合，保证机组在最优工况下运行。

3.3.2 合理控制水位

设备运行时要做到根据来水及时调整负荷，维持上游运行水位或前池水位在设计工况水位，加强运行监视，保持水位变化幅度控制在20cm内。

3.3.3 灵活调度，节能降耗

优先运行水耗小，机组效率高的设备；合理调整机组间的运行模式，减少辅机设备启停次数。

3.3.4 及时清污

贯流式机组一般建在河流的主干上，上游河道垃圾多，水流夹带各种漂浮物聚集在进水口、前池等部位，造成拦污栅前后压差增大，进水不畅，不仅减低机组的有效出力，同时杂物进入转轮室加剧设备振动。电站在枢纽进水口设置清污机，随时进行清污，避免较大的垃圾进入隧洞或渠道；在前池进水口加强拦污栅压差监视，利用主副栅交替安排清污。

3.4 设备运行措施优化

（1）减少设备组空载时间，提前做好并网准备工作，降低机组空载耗水量。

（2）设备运行要充分考虑水情和网上负荷实际，合理分配来水资源，做到及时开停机。考虑避开机组振动区和空化区的因素，尽可能安排机组高负荷、较优工况下运行，减少耗水率。在多台机组同时运行时，按照等微增率原则安排机组组合方式，合理分配各机组的负荷容量。

4 结语

提高水电站经济运行水平是一个系统工程，包括因素多，主要有安全生产、技术管理保证和运行人员素质、责任心等。经济运行既有通用措施，也有不同机组类型的特殊措施。只有不断提高电站运行管理水平和技术实力，不断探索创新，才能有效地提升水电站经济运行水平，增加发电效益。