中小型水电站水轮发电机组的技术改造

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中小型水电站水轮机增效扩容改造研究

中小型水电站水轮机增效扩容改造研究
水利水电技术
第4 5卷
2 0 1 4年第 2期
中小 型水 电站水轮增效扩容改造研究
田娅 娟 ,王 鑫 , 薛 鹏 ,陈 锐 ,彭 忠 年
( 中国水利 水 电科 学研 究 院 北 京 中水 科水 电科 技开发 有 限公 司,北 京 1 0 0 0 3 8 )

要 :针 对 中小 型水 电站水轮机 主要 存在 的问题 ,提 出了水轮 机增 效扩 容 改造 的基 本 步骤和优 化 设
s i g n
1 引 言
水 电是优 质 的清 洁 能 源 ,充 分 合 理 地 利 用 好 我 国有 限 的水 力 资 源 是 积 极 应 对 气 候 变 化 、建 设 资 源 节 约 型 和环 境 友 好 型 社 会 、实 现 可 持续 发 展 的 必 然 要 求 。 中小 型 水 电 站是 我 国农 村 经 济社 会 发 展 的重
装 机容 量将 近 8 0 0万 k w 。对这 些 老 1 日电站 进 行 增效 扩容改 造 ,不仅 能提 高水 能资 源利用 效率 ,促 进我 国 能源结 构 调整 和节 能 减排 ,保护 河流 生 态环境 ,还 能 消除公 共安 全 隐患 ,同时还 兼具 不需 移 民 、让 当地农
民群众 受 益等优 点 。
Abs t r a c t: I n a c c o r d a nc e wi t h t h e ma i n pr o bl e ms e x i s t e d i n h y d r o t u r bi n e o f s ma l l — me di u m s i z e d h y dr o po we r s t a t i o n, t h e ba s i c s t e p s a n d o pt i mi z e d de s i g n me t h o d s f o r t h e i mpr o v e me n t o f e ic f i e n c y i n c r e a s e a n d c a p a c i t y e x p an s i o n o f t he hy dr o t u r b i n e a r e pu t

中小型水电站水轮发电机组的自动化改造

中小型水电站水轮发电机组的自动化改造

中小型水电站水轮发电机组的自动化改造摘要:随着社会经济不断发展,我国水利工程建设发展迅速,中小型水电站数量越来越多,极大地满足了现代社会发展的电力能源需求,促进了社会经济的进一步发展。

但就国内中小型水电站运行现状来说,其建设水平和自动化水平,仍有待进一步的发展和提高。

笔者从中小型水电站自动化建设存在的问题入手,就水轮发电机的自动化改造措施,发表几点看法,以供相关人员参考。

关键词:中小型水电站;水轮发电机;自动化改造;措施近几年,我国水利工程建设发展迅速,中小型水电站的应用越来越普及,有效解决了小型城市和农村的能源供应问题,促进了我国社会经济的进一步发展。

水轮发电机是中小型水电站的核心设备,直接决定了水电站的能源生产能力。

目前,国内中小型水电站普遍存在着自动化程度低、自动化技术落后等问题,在实际生产运行过程中,表现出越来越明显的局限性和不适应性。

因此,从现阶段中小型水电站表现出的自动化建设问题入手,探讨水轮发电机的自动化改造措施,具有重要的现实意义。

一、现阶段国内中小型水电站存在的自动化建设问题分析(一)设计模式落后目前,我国多数中小型水电站是模仿大型水电站的设计模式进行设计和建造的,对于中小型水电站的自动化建设要求,缺乏相应的重视和关注。

另外,中小型水电站的建设时间普遍较早,当时计算机技术等现代信息技术并未得到普及,故而水电站整体的设计模式较为落后。

(二)自动化水平过低国内的中小型水电站仅有少数达到了较高的自动化水平,多数水电站的自动化水平低下,其内部设施仅具有低水平的自动化功能,设备运行控制和参数调节,仍以人工控制为主。

因此,中小型水电站的运行和管理,对于技术人员有着较高的需求和要求,运行成本较高。

(三)基础设施建设落后由于水电站的建设时间过早,工程整体的设计和施工,均是依照当时的标准和要求进行的,故而水电站的基础设施建设较为落后,其内部设施多数无法与现代自动化计算机设备相连接。

如要进行彻底的改造,不仅会产生巨大的改造成本,还会直接影响水电站正常的生产运行。

水电站水轮发电机组设备技术升级改造初探

水电站水轮发电机组设备技术升级改造初探

引言:水电作为一种清洁能源,在我国社会经济高速发展的背景下需求量也不断增大。

水电站的主设备是水轮发电机组,其是否正常运行直接关系水电站的生产效率。

水电站运行和管理的内容之一就是强化对设备的维护,以免设备出现故障问题,直接降低水电站的生产效率。

随着电力系统飞速发展,自动化技术已经逐步应用于电力生产和电力供应系统中,水力发电系统朝着智能化、安全化、稳定化、远程化、简单化方向发展,逐步进入综合自动化发展阶段。

一、水轮发电机水轮发电机是一种用水轮机作为原动机把水能转为电能的发电机,是当前水电站生产电能并且普遍应用的一种主要动力设备,其主要由转子、定子、制动器、导轴承和机架等部分构成。

其运行原理是当水流通过水轮机时,水流可以带动水轮机进行运转,这一过程中水能转换成了机械能,而水轮机的转轴可以带动发电机的转子运动,从而进一步将机械能转换成电能,并最终以电能的形式输出。

根据功率和转速等级的不同,可以对水轮发电机进行微型、小型、中型和大型的划分,当前世界对水轮发电机大小的划分标准尚未统一,在我国的划分体系中,额定功率在10000kW 以上的为大型水轮发电机,不同类型的水轮发电机的转速也不同,大型水轮发电机低速状态时额定转速小于100r/min,中速状态时额定转速在100~375r/min,高速状态时额定转速大于375r/min。

二、水电站水轮发电机组的运行模式水轮发电机组设备的可靠性直接关系水电站的正常运行,影响水电站的运行稳定。

水轮发电机组的正常运行状态根据其导叶位置、转速、发电机出口开关位置、励磁开关位置的不同,一般分为停机各用状态、空转状态、空载运行、负载运行、调相运行等几种。

水轮发电机组在正常运行的情况下,各个部件之间是紧密联系的,并处于灵活转动状态。

据大量生产实践证实控制好压油槽油压表和调速油压表上的数值,可以为水轮发电机组的正常运行创造良好的条件。

两者不能存在较大差距,以免影响机组的正常运行。

在水轮机组正常运行的情况下工作人员需要定期巡检,定期检查和巡检是水电站水轮机组设备维护的关键内容。

中小型水电站水轮机选型与优化的探讨

中小型水电站水轮机选型与优化的探讨

中小型水电站水轮机选型与优化的探讨一、中小型水电站的发展现状中小型水电站是指装机容量在10MW以下的水电站,它们通常建设于山区、丘陵地带,利用山间溪流、小河流等水资源进行发电。

我国拥有丰富的水资源,中小型水电站在我国的能源结构中占据着重要的地位。

根据《中国水电规划纲要(2016-2020)》,我国中小型水电站的装机容量将超过6000万千瓦,其中以云南、贵州、四川、湖南等省份为主要发展地区。

中小型水电站具有建设周期短、投资少、环境友好等特点,是我国水电产业中的重要组成部分。

二、水轮机的选型原则1. 资源条件:中小型水电站的水资源条件多种多样,有的水流充沛、水头较大,适合选择斜流水轮机;有的水流较小、水头较低,适合选择横流水轮机。

在选型时需结合实际的水资源条件,选择适合的水轮机类型。

2. 经济性:水轮机的选型应充分考虑其造价和运行成本,以确保建设和运营的经济效益。

一般来说,对于水头较低的水电站,应选用效率较高的水轮机,使得发电成本更低,经济效益更好。

3. 可靠性:水轮机作为水电站的核心设备,其可靠性和稳定性对水电站的正常运行和发电效率具有重要影响。

在选型时需要考虑水轮机的品牌、技术和质量等因素,以确保其长期可靠运行。

4. 适应性:水轮机的选型还需要考虑其在不同水流条件下的适应性。

部分水电站可能会受到季节性水流的影响,因此需要选择具有一定适应性的水轮机,以确保在不同水流条件下都能够正常运行。

三、水轮机的优化设计1. 流道设计优化:水轮机的流道设计对其能效和稳定性具有重要影响。

通过采用先进的流道设计理论和仿真技术,可以对水轮机的流道形式和参数进行优化,提高水轮机的整体效率和性能。

3. 装置布置优化:水轮机的装置布置对整个水电站的运行效率和安全稳定性有影响。

通过合理布置水轮机和相关设备,可以减少水流损失和能量损失,提高水电站的整体发电效率。

四、中小型水电站水轮机选型与优化案例分析以某中小型水电站为例,其水头为45m,流量为20m³/s。

小型水电站技术改造标准

小型水电站技术改造标准

前言根据住房和城乡建设部《关于印发<2017年工程建设标准规范制修订及相关工作计划>的通知》(建标[2016]248号)的要求,标准编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,修订了本标准。

本标准主要技术内容:总则、术语、现状分析与评价性能测试、改造内容与要求、技术性能指标、工程验收。

本标准修订的主要技术内容:1、增加了电站机电设备报废更新的规定;2、增加了生态流量现状分析与评价的内容;3、增加了小容量高压发电机可改为低压发电机的内容;4、增加了可配置移动通信设备对电站运行情况进行监控的内容;5、增加了厂房技术改造的内容;6、增加了生态流量泄放设施的内容;7、提高了部分机组的效率指标。

本标准由住房和城乡建设部负责管理。

本标准起草单位:水利部农村电气化研究所(地址:浙江省杭州市学院路122 号,邮政编码:310012)中水北方勘测设计研究有限责任公司浙江金轮机电实业有限公司武汉长江控制设备研究所有限公司杭州富春江水电设备有限公司本标准主要起草人员:吕建平刘仲民付自龙杜雷功张春君闵京声姚光潘熙和张联升吴玉泉杨安玉本标准主要审查人员:程夏蕾陆力岳梦华李志平游超王昭升周争鸣刘国华许强吴胜华陈昌沛姜美武目录1总则 (3)2 术语 (4)3 现状分析与评价 (5)4性能测试 (6)5改造内容与要求 (7)5.1 一般规定 (7)5.2 水工建筑物 (7)5.3 水轮机及其附属设备 (9)5.4 辅助设备 (11)5.5 发电机及其他电气设备 (12)5.6 自动化 (13)5.7 暖通、消防与安全 (15)5.8 生态流量泄放设施 (15)6 技术性能指标 (16)7工程验收 (18)本标准用词说明 (19)引用标准名录 (20)1总则1.0.1 为规范小型水电站技术改造,促进电站技术进步,科学利用水能资源,消除安全隐患,保障运行安全,提高生产技术水平和能效,改善生态环境,制定本标准。

浅谈小型水电站水轮发电机增效扩容改造设计

浅谈小型水电站水轮发电机增效扩容改造设计

浅谈小型水电站水轮发电机增效扩容改造设计作者:孙浩来源:《科技创新与应用》2015年第11期摘要:受使用年限的制约,我国很多小型水电站水轮发电机都出现了老化等问题,需要进行增效扩容改造。

文章主要针对水轮发电机增效扩容改造的合理选取、电气主接线及短路电流的计算复核、电气设备的选择与布置、接地系统的检查与修复等方面问题进行了分析,希望通过文章的分析,对相关工作具有一定的参考价值。

关键词:水轮发电机;增效扩容;改造设计1 水轮发电机增效扩容改造的合理选取1.1 定子绕组转子绕组的改造在进行发电机增效扩容改造时,应考虑这样的原则,那就是增容后机组转速保持不变,发电机极对数也是不变的。

而要想实现增容,就要改变原定子绕组,增大绕组线规,降低绕组电阻,使绕组电阻发热总量低于原绕组。

绝缘浸漆工艺也是需要改变的部分,需要从B级提高到F级,采用新型的耐压高、介质损耗低的绝缘材料,降低绝缘厚度,这样做是为了最大限度的增加线规。

当定子绕组和转子绕组在F级后,还要控制机组温度在合理的区间内,各项指标正常,最大限度的保证机组的工作效率。

就一般情况而言,设计发电机定转子绕组时都会有一定的裕量,在机组增容10%~15%的区间里,定转子绕组变动的可能性是不大的。

但当机组增容在一个比较大的幅度时,就应根据实际的增容情况判断需要的匝数及绕组截面积,再有针对性的改换定子和转子绕组。

增容幅度比较大时,由于机墩受限或其他原因无法和增容后的水轮机出力相一致时,更换定转子绕组的方法同样适用。

1.2 通风冷却系统的改造发电机的温度和扩容也会受到通风冷却系统优良与否的影响。

受到科学技术发展水平的制约,我国早期的发电机冷却器和风机的通风冷却系统问题还是比较突出的,散热效果不佳、工作效率低、噪音大都是其中的方面,正因为如此就比较容易出现结垢、锈蚀、堵塞等情况,冷却会受到阻碍,机组温度持续增加。

所以进行更换是比较好的方法。

自然冷却或通风管冷却的方法在一些小型机组中使用比较多,发电机直接与室外相通,环境温度将直接作用于发电机的温度。

浅析小型水电站技术改造

浅析小型水电站技术改造

浅析小型水电站技术改造随着全球环境问题日益突出,对可再生能源的需求越来越高,小型水电站技术也得到了越来越广泛的关注。

水力发电是一种极为可靠、稳定和清洁的发电方式,小型水电站技术改造可以进一步优化其效率,提高其发电能力,为能源转型和绿色发展做出重要贡献。

一、小型水电站的介绍小型水电站是指水电装机容量小于30MW的水电站,主要由水电机组、进水闸门、堤坝、发电站房等组成。

小型水电站分布广泛,规模灵活,建设周期短,在促进当地经济、改善生态环境、实现可持续发展方面具有独特的优势。

在全球范围内,小型水电站已成为发展水力资源的重要途径之一,也是未来水电行业的重要发展方向。

二、小型水电站的技术改造小型水电站作为一种重要的能源开发方式,在技术改造方面也有相应的需求。

小型水电站技术改造主要集中在提高水电机组的效率、升级发电站房、改善进水闸门等方面,以提高发电能力,延长使用寿命,降低维护成本,提高安全性能。

1、提高水电机组效率小型水电站中的水电机组是发电的关键部件,其效率直接影响到发电能力。

在水力资源充足的情况下,提高水电机组的效率可以增加发电能力,提高电站的经济效益。

一般来说,水电机组的效率与水轮机叶片、转子、发电机等部件密切相关,因此技术改造重点是对这些部件进行升级。

例如,在叶轮和导叶方面,采用先进的流体力学设计和材料,优化水轮机的进出水口流线形状,可以大幅提高水电机组的效率。

2、升级发电站房发电站房是小型水电站的核心建筑,其布局、结构、设备等都与水电站的稳定运行密切相关。

随着时代的发展,发电站房需要适应新的工程标准和安全要求,同时也需要采用新技术来提高其效率。

具体来说,发电站房升级的方向包括:加装自动化控制系统,提升监测和管理的效率;升级耗能设备,减少能量损失;加强安全监测和防火防爆措施,保障人员和设备的安全;改善通风、隔音等环境条件,提高生产及办公环境的舒适度。

3、改善进水闸门进水闸门是水电站运行的重要部件,其质量和性能直接关系到水轮机的运行效率和安全性。

水电站水轮发电机组设备技术升级改造_1

水电站水轮发电机组设备技术升级改造_1

水电站水轮发电机组设备技术升级改造发布时间:2021-05-08T03:12:00.095Z 来源:《中国电业》(发电)》2021年第1期作者:尹蓉江[导读] 自法国于1878年建成全世界第一座水电站,水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。

新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆伊宁市 835000摘要:当前,很多中小型发电站的水轮发电机组已运行多年,设备老化,效率偏低,有必要采用新材料、新技术以及新工艺等方式来对水轮发电机组进行增容改造,从而更新设备、增加出力、提高经济效益。

本文对水轮发电机组增容改造的必要性及经济效益进行分析,并总结了机组增容改造具体方法。

这些方法已历经多年,应用于大量电站的增容改造中,并取得了很好的社会经济效益。

关键词:水电机组;增容改造引言自法国于1878年建成全世界第一座水电站,水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。

我国20世纪60年代以来建设的水电站设备已经技术落后,效率低下。

本文针对某水电站的现状,对其水轮发电机组进行了改造。

改造后机组的效率和稳定性得到了大幅提升,机组主要参数满足设计和规范要求,性能指标达到了预期目的。

1电站概况某水电站系水利枢纽保安自备电厂,布置在水利枢纽左岸,利用电站施工导流隧洞改建成引水式地下厂房。

电站原安装2台5MW卧式水轮发电机组,总装机容量10MW,最大引用流量13.4m3/s;原设计年发电量3000万kW?h,利用小时数3000h。

电站于1994年12月投产发电,经过20多年的运行,主辅设备老化严重,设备故障率高、可靠性差,无法满足电站安全稳定运行的要求。

另外,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,造成水轮机实际运行区域严重偏离最优工况区,运行效率低,气蚀严重,振动比较大,叶片出现裂纹和断裂现象,导水机构磨损严重;经过多次检修后,失去转轮室基准面,极大影响机组的安全经济运行。

因此,针对目前众多的问题,要求水电站按装机容量不变、接入方式不变、埋入部件不动的原则进行增效改造。

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O 引言
全三维反 问题模型构成的完整的现代水轮机设计系统。该系统
可根 据 不 同的 要求 选 择不 同 的权 因子 来 控 制转 轮 的各 项 性 能 指 标 ,通 过 多 目标优 化 来 实 现对 叶 片 性 能 的控 制 和 预测 。实验 证
ห้องสมุดไป่ตู้
建 国以来 , 国水电建设取得了巨大成就 , 我 但由于大部分国
中小型 水 电站水 轮发 电机组 的技 术 改造 及发 展 , 以供 参 考 。
关键 词 : 中小型 水 电站 ; 水轮 发 电机 组 ; 术改 造 技
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算, 一般称为调节保证计算 。调节保证计算的任务及 目的是 :) 1
计 算有 压 引水 系 统 的最 大 和 最小 内水 压力 。最 大 内水 压 力作 为
设计或校核压力管道 、 蜗壳和水轮机强度的依据之一 ; 最小内水
压力作为压力管道线 路布置 、防止压力管道 中产生负压和校核
尾水管内真空度 的依据。2 计算丢弃负荷 和增加负荷时 的机组 ) 转速变化率 , 并检验其是否在允许范围内。 ) 3 选择水轮机调速器
温度升高较多 , 时应考虑对发电机进行增容改造。 这 其方法是对 发电机的定子线圈 、 绝缘或转子线圈进行更新改造 , 并且提高绝 缘等级。 实践表明, 在增容1%左右时, 电机一般不必改造。 0 发 水 轮机部分的改造 , 目前多采取在不改变导水机构 、 蜗壳 、 尾水管 尺寸 以及转轮配合尺寸的情况下 , 仅用更换新转轮的方式 , 实现 增容 目的 , , 因此 水轮机部分的增容主要是针对转轮进行的。

的经济效益, 有必要对其进行技术 改造 , 而改造水 电水轮发 电 从
机的增容 ,本文将从 三方面进行 中小型水 电站发电机组技术改
造 的探 讨 。
1 水 电站 水 力机 组 改造 分 析
1 O% 一2 0% 。
2 水轮 机 及其 附属 设 备 设计 技 术 的改 造分 析
21 水 电 站 的 水 轮 机 设 备 陈 旧 、 能 落 后 . 性
量裕 度 , 增 容 中 , 密切 注 意 发 电机 温 度 的变 化 。如果 发 电机 在 应
机 的运行效率, 使水 电站增加年发电量 。
22 水 轮 机 引 水 系 统 .
这 是 中小 型水 电站 改造 设 计 中关 键 环 节之 一 。其 体现 在 一 管 多机 的引 水 式压 力 引 水 系统 上 ,一 般 从 调节 保 证 和 水力 参 数 这 两点 进行 核算 , 保 其质 量 。 以确 水击 压 力 和机 组转 速 变化 的计
地方中小水电机组在转轮的改造中采用上述先进 的设计和
性 能 预测 方法 , 根据 电站 的 自身 情况 , 便 地 生 产 出更 符 合 自 可方
己电站实际的高性能转 轮。其出力 、 效率 、 汽蚀性能等指标明显 优 于按传统型谱选择和生产 的转轮。这种单件定制的高科技转 轮的价格仅 比传统转轮的价格略高一点 ,但其所带来 的效益却 非常明显。 据增容改造的统计表明, 在水轮机过流部件尺寸不变 的前提下 ,更换性 能优 良的增容转轮 ,可使电站机组容量提高
段 导水 叶相 近或 相 对高 度相 同的新 型 转 轮 。 造 目的 : 改 提高 水 轮
用)2具有水头潜力( ;) 水头没有充分利用)3 电站运行 的实际参 ;) 数与设计参数 的变化达不到额定 出力。机组的挖潜改造主要涉 及水轮机过流部件( 转轮 、 导水 机构 、 蜗壳 、 尾水管) 和发 电机部 分。其 中发电机 的改造较简单 , 因发电机通常都有1%左右的容 0
水电站改造时要注意考虑防洪、 供水 、 溉、 灌 航运及水渔业 的需要。 水电站挖潜改造的对象是指具有能量潜力的电站 , 一般
有 三 种情 况 :) 1具有 流 量潜 力 ( 电站原 设 计保 守 , 量没 有 充分 利 流
针对这种状况 , 且其流量 、 水头与原设计变化不大 , 其改造 技术情况 : 此时可选用增容为其改造方式 , 其做法是选取该水头
技 术 研 发
T CH E NoL GY A D RK o N MA ET
Vo . 8 No7 2 11 , ., 01 1
中小 型水 电站水轮发 电机组的技术 改造
区天庆
( 西藤 县 汇能 电力有 限公 司 , 西 梧 州 53 0 ) 广 广 4 30
摘 要: 通过 简述 中小型 水 电站 水轮 发 电机 组 的技 术现 状 , 据 社会 发展 的 需 求及 其技 术 的特 点 , 重从 理 论 建设 角度探 讨 根 着
大 大缩 短 了转 轮 的研 发 周期 , 少 了研 发 费 用 , 减 为转 轮 的单 件 定 制 提供 了现 实 的可 能性 。
发展 ; 核电技术又不尽完善 ; 水电相 比其它的发 电形式具有其不
可 比拟的优势 , 水电为再生能源, 成本低 , 利于环保 , 有航运等社 会效益 , 效率高 ; 更重要 的是水 电机组起 停灵 活 , 电力系统理 是 想的调频 、 调相、 调峰和事故备用电源 。 当前 , 科技与经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高 , 且电力 系统也要求水电机组特别是 中小型水电机组担负调频 、 调峰和事故备用任务 ,并对机组的运行能力提出了更多的技术 支持 , 但那些设备陈旧的老电站 , 已很难胜任这样的任务。因此, 为了充分利用 中小型水 电优势 ,使其不断发挥作用和创造更好
产 机组 生 产 于特 殊 年代 , 电站 的 建设 水 平 有 一定 的局 限 , 引 水 也
发不少 问题。目前, 火力发电因环境污染较为严重, 这也制约了其
明, 该系统预测 的性能指标与真机实验基本 吻合。 这就改变了传 统的“ 理论设计一模型实验一修正一再实验 ” 的转轮研 制模式 ,
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