水轮机更新改造

浅谈水轮机转轮改型技术作者：盖丙全来源：《城市建设理论研究》2013年第03期摘要：我国80年代以前建设的一大批电站，由于机电设备落后，技术老化，机组设计水平低，制造工艺差，技术参数低。

以及部件老化机组出力受阻和自然条件的变化，已不能充分利用已开发的水力资源，从而造成水力资源的再度浪费。

再加上电网调峰的迫切需要。

如何提高已开发的水力资源的经济效益和社会效益成为许多老水电厂面临的重大课题。

因此，水电站水轮机转轮的改型是一项投入少产出多效益显著的项目，是提高水电站运行可靠性和经济性的最主要方向，已成为许多国家解决能源短缺问题的手段之一。

关键词：水轮机；轮转；改型技术中图分类号：TQ639.3文献标识码：A众所周知，水轮机转轮水电站的核心设备。

水轮机的水力性能、振动与空化主要取决于转轮性能，转轮性能的优劣对合理开发利用水能、保证电网可靠性方面有着巨大影响。

因此，对老的水轮机转轮的更新改造势在必行。

通过对水轮机转轮的改型，可提高机组效率，增加电站容量，改善机组运行的安全稳定性。

建国以来，我国水电建设取得了巨大成就，据统计我国常规水电装机容量已达到7700×104ｋＷ，其中，中小型水电站4．5×104余座，拥有机组7×104余台，总装机容量达2020×104ｋＷ，有近一半为50～60年代制造的设备。

由于当时条件限制，这些电站的水轮机多数是应用前苏联40～50年代的技术，制造技术落后，效率较低，过流能力差，总的能量指标偏低。

加上大部分国产机组生产于特殊年代，不按电厂各种条件而硬性套用定型图纸，或仅按模型试验的特定角度硬性规定设计，致使原来水力效率不高的转轮又偏离了高效率区。

还有性能指标较低，如高效区狭小、振动区范围大、空化性能差等，对机组的安全稳定运行产生了严重的影响，很大程度上降低了电站设备的运行管理水平和效益。

从我国水电事业的发展现状来看，大批水电站存在的主要问题及产生的严重后果主要是长期以来水轮机转轮的设计制造与使用条件相脱节，主要表现在下面几个方面：（１）水轮机转轮效率低。

户撒河五级电站转轮改造的CFD数值模拟摘要户撒河五级电站安装有两台水轮发电机组，水轮机型号为HLD46-WJ-76，水轮机转轮在运行过程中经常出现水中的木棍、竹子等卡塞在叶片之间，导致机组出力降低而被迫停机清污和清理转轮叶片中的卡塞物，从而大大降低机组的等效可用系数，导致发电量降低。

通过研究、讨论和借鉴成熟的改造技术，将其转轮改造为HL124型长短叶片的提效转轮，经过3年多时间的运行，转轮叶片间的卡塞物大大减少，机组最大出力由原来的4MW提升至4.2MW，提升了5%。

对公司两台机组的转轮进行更新改造，在原有流道不变的情况下，机组装机容量由2×4000KW改造增容至2x4200kW。

在改造前后期运用CFD仿真分析软件对转轮与电站流道进行了全流道分析。

数值计算表明：无论是HLD46还是HL124型转轮最高压力总是集中在转轮叶片进水边及靠近进口边的上冠及下环的部分区域；低压区域主要集中在转轮中心上冠自然补气口的附近。

随着工况由空载工况向最优工况的变迁过程中低压区域的范围也在逐渐缩小。

而HL124型长短叶片转轮在空载工况和小流量工况下均未发现叶片间存在低压区的现象。

说明HL124型长短叶片的导流水力性能要优于HLD46型转轮，因HL124型转轮为长短叶片型转轮，且转轮叶片数多，增加了叶片的轴面宽度，从而提高了转轮的水力性能及结构强度。

在空载工况下，可以看出在HLD46型转轮叶片之间存在明显漩涡脱流区。

随着出力的增加，过流量的增大，达到低负荷工况区，尽管流量增加，但通过叶片的流体涡结构并没有减弱，反而增强了，再到最优工况时，叶片之间的涡结构消失了。

说明HLD46型转轮对低负荷工况坏流态的抵抗能力相对于HL124型转轮较弱。

在空载工况下的HL124型转轮，转轮叶片之间存在一定的涡旋现象，但相比HLD46型转轮在该工况下叶片间的涡结构相对强烈一些，随出力增加到低负荷工况下，HL124型转轮叶片间涡结构的强度减弱了，在最优工况下涡结构几乎完全消失了。

晒谷坪水电站混流式水轮机转轮改造选型骆斌;朱庆明;杨嘉伟【摘要】为保证改造后机组质量,水轮机应选择运行成熟、转轮水力稳定性好的机型.经考察,由A855型号转轮在三板溪和光照电厂实际运行效果看,无涡运行区宽广,空蚀情况良好;水头适应性范围大,在45％～100％负荷范围内有良好的水力稳定性,较大的出力裕度;有足够的强度和刚度;出力、空蚀、振动等各项性能指标均较优良.唯一不足,叶片出水边厚度较薄,需适当对转轮叶片出水边进行加厚和倒圆,避免产生卡门涡.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】6页(P26-31)【关键词】晒谷坪水电站;增容改造;水轮机转轮选型【作者】骆斌;朱庆明;杨嘉伟【作者单位】湖北清能有限责任公司,湖北宜昌 443000;湖北清能有限责任公司,湖北宜昌 443000;湖北清能有限责任公司,湖北宜昌 443000【正文语种】中文【中图分类】TV734.1晒谷坪水电站位于湖北省宜昌市长阳土家族自治县境内，长阳土家族自治县位于鄂西南山区、长江——清江中下游，东邻宜都，南交五峰土家族自治县，西毗恩施土家族苗族自治州的巴东县，北接秭归和宜昌市。

距长阳县城9 km，距宜昌50km。

晒谷坪水电站系清江隔河岩水利枢纽保安自备电厂，电站装机2×5 MW，布置在隔河岩水利枢纽左岸，利用清江隔河岩电站施工导流隧洞改建成引水式地下厂房。

1.1 电站基本参数电站基本参数见表1。

1.2 电站现状晒谷坪水电站安装2台5 MW卧式水轮发电机组，总装机10 MW。

电站于1994年12月投产发电，已运行20多年，随着清江水布垭电站的建成发电，隔河岩水库的运行方式发生了较大变化，水库基本运行在较高水位，因此造成晒谷坪水电站水轮机长期偏离高效率区运行，振动比较大，效率低，稳定性较差，未能发挥应有的效益。

进水阀已使用20多年，锈蚀严重，控制设备老化严重，操作不灵，开启不到位，阀门关闭不严，油压装置漏油严重。

中小型水电站技术改造要点及施工管理中小型水电站技术改造是指在现有水电站的基础上，通过对设备和工艺的更新和改进，提高水电站的发电效率和安全性能。

其主要要点包括设备更新、工艺改进、自动化控制和能源管理等方面。

一、设备更新设备更新是中小型水电站技术改造的核心内容之一。

首先需要对水轮机、发电设备、调速控制设备、变压器等进行全面检修和翻新，确保其正常运行。

可以考虑将过时的设备更换为性能更好、效率更高的新设备，如采用新型水轮机、高效节能的发电设备等。

设备更新可提高水电站的发电效率和安全性能，降低维护成本和能耗。

二、工艺改进工艺改进是中小型水电站技术改造的另一个重要方面。

通过改进水轮机调度控制策略，优化水轮机出力曲线，提高水轮机的启动效率和稳定性。

还可以考虑优化水电站的水库调度方案，合理利用水资源，提高发电效率。

还可以对水电站的输电线路进行改造，提高输电效率和稳定性，减少输电损耗。

三、自动化控制自动化控制是中小型水电站技术改造的重要手段之一。

通过对水电站的自动化控制系统进行升级改造，实现对水轮机、发电设备、输电线路等的远程监控和控制。

通过自动化控制，可以提高水电站的运行效率和稳定性，减少人工操作和管理的工作量，提高水电站的安全性和可靠性。

四、能源管理能源管理是中小型水电站技术改造的综合性要点。

通过建立能源管理系统，对水电站的能源使用情况进行监测和分析，制定合理的能源管理措施，降低能源消耗和损耗，提高能源利用效率。

要加强对能源设备的维护和管理，定期进行设备检修和保养，延长设备使用寿命，降低设备故障率。

施工管理方面，中小型水电站技术改造需要做好以下几个方面的管理工作：1. 施工计划和进度管理：制定详细的施工计划，合理安排施工进度，确保施工按时完成。

2. 资源管理：合理安排施工人员和物资的使用，确保施工的顺利进行。

3. 质量管理：建立完善的质量管理体系，严格控制施工工艺和质量标准，确保施工质量。

4. 安全管理：制定安全管理措施，做好施工现场的安全防护工作，防止事故的发生。

湖南省双牌水电站机组增容改造工程情况简介湖南省双牌水电站徐兴国双牌水电站机组增容改造工程至2013年1月23日已全面实施完成。

目前，增容改造后的机组基本上达到了运行安全稳定、增加容量、增加经济效益的目标。

双牌水电站的机组增容改造工程启动于2008年。

4月中旬，双牌水电站组织有关技术人员到盐锅峡水电厂、哈尔滨电机厂了解国内同类型机组的增容改造有关情况。

4月下旬，站务会议对考察情况进行了专题研究，并成立了发电设备改造工作领导小组，设技改办具体组织实施，并确定了机组改造工作程序。

5月上旬，双牌水电站就机组增容改造有关情况向集团公司领导作了专题汇报，按照公司指示，与湖南省水利水电勘测设计研究总院协商了项目设计服务合同有关事项；项目分为可行性研究（代初步设计）、设备招标文件编制、技施设计三个阶段。

6月4日，电站向集团公司报送《关于双牌水电站水轮发电机组增容改造的请示》(湘双电呈［2008］4号)，得到集团公司领导的高度重视。

6月中旬，双牌水电站与湖南省水利水电勘测设计研究总院正式签订了《机组增容改造项目设计服务合同》。

9月19日，湖南水利水电开发集团有限公司组织了对湖南省水利水电勘测设计研究总院编制的《双牌水电站增容改造工程可行性研究报告》的评审。

评审会由湖南省水利厅副总工程师陈志江同志主持，并邀请了湖南省水利厅、中南勘测设计研究院、湖南省电力中心试验研究所、双牌水电站的有关专家进行评审。

与会专家一致认为：双牌水电站机组实施增容改造，技术上是可行的，经济上是合理的；机组增容改造应在保证水工建筑结构基本不动的原则下进行。

2008年10月20日，双牌水电站以 湘双电呈［2008］19号 文件向水利厅报送《双牌水电站关于水轮发电机组增容技术改造立项的请示》，根据可研报告，就双牌水电站计划将三台水轮发电机组单机容量由45MW 改造增容到50MW的问题向水利厅做了专题请示汇报。

同年12月24日，湖南省水利厅以 湘水农电［2008］52号 文件批复同意双牌水电站进行机组增容改造立项。