小型水电站设备技术改造与安全管理

曹秋莲

（湖南省衡山县红旗水电管理所，湖南衡山 421300）

随着我国经济高速稳定发展以及生活水平不断提高，人们对于电力能源的需求量持续走高，因此，很有必要加强电力能源管理，提高电力能源利用率。当前我国小型水电站数量增长很快，已经逐步成长为电力能源提供队伍中不容小觑的力量。但是由于一些小型水电站在长期运行过程中，设备老化、磨损问题严重，出现工作效率不高甚至无法正常运行的现象，影响水电站经济效益提升。为保障小型水电站的安全稳定运行，有必要对一些磨损、老化严重的设备设施加以技术改造，保障其正常运行，达到降低运行成本、提升经济效益的目的。

1 小型水电站进行设备技术改造的意义

设备管理需要覆盖从设备购买进厂到设备退役报废整个生命周期，做好设备管理工作是水电站生产安全的基础。在小型水电站施工建设时，机电设备管理是否到位，直接影响到水电站工程能否顺畅开展。水电站机电设备管理包含机电设备选型、采购、验货、维保、检修以及报废等多个环节，对水电站机电设备进行有效管理能够确保机电设备充分发挥自身性能，保障水电站电力生产安全，同时，对于降低水电站运行成本、提升经济效益也有积极作用。对于小型水电站而言，机电设备管理的重中之重是确保机电设备运行安全，这是小型水电站能够安全稳定运行的前提，也是其提升经济效益的根本。现阶段，水电站工程建设经常面临机电设备安全性不足、耐久性不够、兼容性不好、功能性不强等诸多问题，既影响了水电站建设质量又影响了水电站经济效益。

以小型水电站的水轮发动机组为例，由于其在长期运行过程中出现附属设备老化、工作效率低下、故障率增加等一系列问题，导致其运行安全可靠性大打折扣。因此，很有必要加强小型水电站机电设备管理，掌握其实际运行状态，重点关注其在运行期间出现的各种事件，实时查看设备设施运行记录，明晰安全隐患易发生环节，采取有针对性的措施予以解决，保障小型水电站可靠运行。如果发现小型水电站在日常运行过程中存在严重安全隐患，必须进行限期技术改造，有效规避安全生产事故的发生[1]。

2 小型水电站机电设备及安全管理存在的主要问题

2.1 设备设施落后

很多小型水电站建设时间久远，在建造时技术标准不高，加上长期缺乏维护保养，水电站设备设施整体状态不佳，控制精准度不够、兼容性不好，给水电站设备正常运行造成了阻碍。同时，一些水电站在建设时没有做好水文地质勘察工作，造成流量和水头降低，影响到机组设备生产运行效率。另外，一些偏远地区在小型水电站建设方面资金投入不足，在设备采购上无法引进先进设备，加上日常维护不足，设备设施带病工作与超负荷工作现象严重，设备设施损耗问题突出，严重影响其使用寿命。以湖南衡阳红旗水电管理所为例，该所位于祝融峰的北侧，建成于20世纪70年代，有两个水库，三个梯级发电站，水库蓄水来自祝融峰，渠道总长10km，沿石壁砌成，经过几十年的运行，发电站电气设备年久老化，配套设备更新不及时，存在各种安全隐患。

2.2 基础设施不够完善

一些小型水电站在建设之初，国家只拨付了必要设备采购所需资金，其他基础设施建设资金大多由地方自筹，对于资金匮乏的偏远地区来说，只有牺牲基础设施建设来保障主要设备设施的正常运转，导致出现一系列问题。比如在引水工程设计时没有充分利用当地地形地貌，排沙前池容量不足甚至没有设计，引水渠道过小等，遇到汛期，部分水电站引水系统就会出现被淤泥、杂草或石块堵塞的情况，减少了水电站进水量，降低了水电站发电量。

2.3 配套设计不够科学

小型水电站的配套设计存在匹配度不够的问题，造成水电站设备在实际工作时相互配合不够，降低设备工作效率，难以发挥其应用价值。比如，水轮机容量和发电机容量两者需要处于一个相对平衡的状态才能够充分发挥其效用，如果水轮机容量远超发电机容量，就会出现“杀鸡用牛刀”之嫌，水电站设计能力难以得到有效发挥，出现弃水现象；反之，如果水轮机容量太低，则会出现水轮机难以满足发电机工作需求，同样不利于水电站健康发展。

2.4 技改工程安全管理体系不够完善

许多小型水电站地处偏僻，所能够得到的关注有限，在实际运行过程中，水电站管理层大多会追求经济效益而忽视设备日常维护保养，导致许多设备带病运转，通常是不坏不修，真正到了非修不可时，会给水电站造成更大经济损失，而且会增加设备设施维保费用。同时，许多小型水电站设备采取的技术已经无法满足水电站发展需求，但是由于其自身实力所限，相关管理人员对于技术更新重视不够，还是沿用传统、陈旧的技术，阻碍了新技术在水电站上的应用，制约了水电站发展。与之相对应的，由于小型水电站无法获得充足资金支持，造成设备维保无法有效组织进行，设备运行状态不佳。另外，我国在水电站相关制度建设发展存在不足，尤其是内控制度建设相对滞后，导致在管理和监督时难以找到相关制度支撑[2]。

3 优化小型水电站技改和安全管理途径

3.1 设备改造

发电机的调速器与励磁系统是水电站机电设备的核心，以往我国发电机调速器大多采取机械液压型，励磁系统采用的是半控桥可控硅励磁系统，这些装置已经无法满足新时期电力发展需求。因此，需要从实际需求出发，综合考量多种因素，在控制系统和自动化程度上予以加强，将调速器改造升级为计算机控制或高压惰性气体储能式，将励磁系统升级改造为双通道计算机控制模式。

小型水电站设备技术改造时，要重点关注以下几个方面的工作。在设备采购时要注意生产厂家的选择，尽可能挑选产品质量安全可靠、技术含量高的生产厂家。在设备控制方面，要做好设备自动化控制方面的设计，针对设备运行时的额定电压及单机容量制定有效解决措施，使水电站机电设备性能可以满足生产需求。在设备自动化上下足功夫，有效减少管理人员工作强度。

3.2 完善基础设施

当前，制约小型水电站发展最为关键的一点就是基础设施完善性不足。在进行小型水电站技术改造工作时，一定要弄清楚水电站所处地理位置，做好相关规划设计。对前池容量进行合理扩容，对无前池的进行新建。要增强排污清淤能力，在引水系统前端加设拦污装置，确保汛期有效应对泥沙等杂物。在设备选型上，要尽量选用耐磨性较好的设备设施。在具体改造时，要坚持因地制宜原则，将资金用在刀刃上。

3.3 促使机械设施配套化

水电站能否顺利运转需要不同设备设施之间配合默契，在实际技术改造时要重点关注不同设备设施之间的配合有效度，为水电站设备高效运转奠定基础。要对水电站设备进行统筹规划，做到科学合理、客观有效，确保水轮机容量和发电机容量高度匹配。在具体技改操作时，要制定细化、量化、可操作性强的实施方案，严格按照国家相关标准来执行，确保施工质量，同时，要做好新旧设备的无缝连接，提升机械设备利用率，尽量降低技改工程成本。待施工完成后，要进行试运行处理，记录好设备工作运行参数并进行深入分析。

3.4 完善技改安全管理体系

在进行小型水电站设备技改工程时，一定要做好相关安全管理工作。要对设备技改安全性进行全面分析，相关人员要深入施工现场开展实地勘察，认真分析在施工过程中可能遇到的各类安全问题，并制定相应解决措施，最终形成完善的安全管理工作方案，确保技改工程施工安全。要重点做好施工现场安全管理，要充分利用施工宣传栏、广播等方式方法，大力宣扬安全施工，着力提升施工人员安全意识，促使施工作业标准化，减少安全事故发生率。要全面落实安全工作制度，将管理人员现场督察制度、工作制度等相关制度上墙，成立专门督查小组，进行定期不定期的安全检查，发现存在安全隐患及时整改。全面落实风险双控体系建设，把安全管理责任落实到岗到人，将安全隐患消除在萌芽状态[3]。

进行技改工程改造时，要采取关停施工或边改边运行的模式。要高度重视竣工验收环节，科学、客观评估改造效果，如果水轮机的单机容量超过5MW，应当做好技改前后设备性能指标对比。为确保技改工程质量，在试生产运行前要做好机组验收工作，确定机组运行没有问题后方可开展试运行工作。对于分期改造的技改工程，要做到每一期改造完成后立即进行启动验收，确定没有任何问题后，及时进行生产试运行操作。在验收时，竣工验收委员要认真检查新增建筑及设备的运行状况，及时开展机组开停机机带负荷试验，对于重要设备性能参数要进行全方位检查，待所有检查确认无误后，竣工验收委员会要在竣工验收鉴定书上签字并加盖公章，然后向生产单位进行移交，移交手续需在15个工作日内完成。

综上所述，我国小型水电站为我国电力资源发展起到积极作用，但是由于多种因素影响，小型水电站生产运行出现不少问题，亟待进行技术改造。在小型水电站技改工程建设中，要着力做好设备改造、完善基础设施、促使机械设施配套化、完善技改安全管理体系等各项工作，为小型水电站健康长远发展奠定坚实基础。