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LSW水电站改造水轮机选型

2020-10-09

水电站机电技术 2020年9期
关键词:导叶转轮水头

李 阳

(新疆水利水电勘测设计研究院,新疆 乌鲁木齐830000)

0 电站概况

LSW水电站位于新疆阿勒泰地区境内,为坝后引水式地面厂房,电站原装机规模为4×8MW,多年平均发电量1.25亿kW·h。电站自2000年发电以来,现已运行近20年,电站设备老化,转轮汽蚀较为严重。现准备在原发电引水系统管线、厂房(机墩)、尾水渠等不改变的情况下对电站水轮发电机组设备进行改造,主要包括转轮(不锈钢材料)、发电机定子线圈、调速器(改高油压)等设备更换,达到增效扩容至4×9.5MW的目标。

1 电站水轮机参数

LSW水电站改造前后水轮机参数如表1。

表1 水轮机参数表

2 机组选型分析

由于本电站属于改造工程,机组流道、尾水管、蜗壳、座环等结构已确定,原机组的转轮直径为1.6m,为保证流道及其埋件与改造后相匹配,本次更新改造新机组的转轮直径仍然保持在1.6m左右,据此进行机组选型设计。

LSW水电站(工作水头:37~53m)属低水头段中型容量的水电站,目前国内在满足转轮直径为1.6m左右时可用于该水头段转轮中,工况较好的转轮主要有A551、A904a、A551C、JF3636。各转轮的模型参数见表2、3。

从表2、3中4个转轮的模型参数可以得知,本电站的运行水头37~53m,均在模型转轮最大使用水头范围之内。分别对4个转轮进行选型计算,其初选方案分别见表4。

从表4中可以看出,A551转轮与A904a转轮在额定点满负荷时汽蚀情况最好,但其转速为333.3r/min,与电站原机组转速375r/min不一致,同时转轮直径也偏离原机组转轮直径1.6m较大。此次改造的基本原则是流道及其座环、尾水管等埋件不变动,因为转轮直径增加会造成转轮与座环、尾水管等基础埋件干涉。

因此,本项目不推荐采用A551及A904a这2个转轮。

相对而言,A551C和JF3636转轮在各项水力参数上均能满足电站增效扩容的要求。下面就以上2种方案机型的其他主要水力参数进行比较,以便更好地选出最适用于本电站的机型。

表2 模型转轮基本参数表

表3 模型转轮流道参数表

表4 初选方案水轮机主要参数比较表

首先就效率来说,A551C转轮模型最优效率为93.55%、JF3636转轮模型最优效率为93.78%、JF3636转轮比A551C转轮模型最优效率高0.23%。但A551C转轮额定工况效率为93.13%、JF3636转轮额定工况效率为93.01%、A551C转轮比JF3636转轮高0.12%。两者各有优劣,都能满足电站增效扩容的实际需求。

其次,就汽蚀性能来说两者数据基本接近,都优于原电站的设计-0.5m吸出高度,都能满足电站安装高程不变的需求。

再次,A551C和JF3636转轮的导叶高度比分别0.304、0.365,真机导叶高度分别为486.4mm、565.75mm,可以看出A551C转轮的真机导叶高度更接近改造前机组的实际导叶高度496mm,流道相对来说过渡更平滑,水力损失更小。

图1、2是A551C转轮与JF3636转轮的真机运行范围对比。

通过图1、2运行范围图看到,两种转轮的运行范围均包含了较多的高效区域,同时,全部水头运行范围内效率变化平缓。但可以看到,相对A551C转轮来说,JF3636转轮运行范围偏左上,效率最高的水头偏离额定水头较远,相对来说包涵了更多的低效率区。

图1 HLA551C-LJ-160模型特性曲线及运行范围

图2 HLJF3636-LJ-155模型特性曲线及运行范围

综上所述,推荐采用A551C转轮作为LSW水电站4×9.5MW水轮发电机组改造项目的转轮型号。水轮机型号:HLA551C-LJ-160,额定转速:375r/min。

3 结语

LSW水电站运行近20年,本次增容改造为电站技术升级、安全稳定运行和创造更多效益提供了实现的基础。通过参数计算分析和比选,确定水轮机改造目标参数,对今后工程的实施建设具有一定指导作用。

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