水电厂水轮机增效扩容改造
中小型水电站水轮机增效扩容改造研究
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 ）
摘
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
浅析小水电站增效扩容改造——以南宁市武鸣县宁武水电站增效扩容改造工程为例
浅析小水电站增效扩容改造——以南宁市武鸣县宁武水电站增效扩容改造工程为例摘要：为确保小水电站增效扩容改造项目实施的管理，加快水电站改造项目的建设速度，国家对小水电站进行增效扩容方面做了大量的工作，出台了一系列水电站改造资金补助的政策。
这些政策的实施极大地改善了投产早、效率低、技术落后、安全程度低的水电站，并且使得有限的水资源得到了有效的利用与发展，有效的保证了水电发展的需求。
本文主要就是根据实践工作经验了解水电站增效扩容改造的相关内容。
关键词：水电站；增效扩容；改造措施1 工程概况武鸣县宁武电站属宁武防洪调水管理所管理，位于宁武镇旧圩，于1989年兴建，1990年投入运行。
宁武水电站是一座河床式电站，装有2台水轮发电机组，机组发电是以大网联网运行，总装机容量为：1260千瓦 (2台×630千瓦)，年利用小时数4500小时；设计水头4.2米，单机设计流量为18.8m3/s，设计引用流量37.6 m3/s；电站坝址以上雨水面积2890平方公里，多年平均降雨量1323.6毫米，多年平均蒸发量1215.3毫米（水面蒸发量）。
本工程将机组装机容量由原来的（2×630）kW增至（2×700）kW，原多年平均发电量为513万kW•h，技改增容后，多年平均发电量将增至609万kW•h。
2 水电站存在的主要问题2.1 设备老化，发电效率降低宁武水电站投入运行20多年了，不少电气设备已经老化，维修困难，且厂家已不再生产，有关器件难以配齐，控制保护及二次电气设备为常规型式系统落后，远不能适应目前监控保护综合自动化管理的发展要求，出现了一些影响正常安全运行的问题和事故隐患。
2.2水轮机的运行效率较低，参数性能十分落后武鸣县宁武水电站于1989年兴建，投入运行至今已经有23年，根据规定水电工程机电设备的使用年限（服役期）为25年，大部分机电设备已接近此年限。
在技术以及设备方面依然十分落后，特别是对水轮机的水力模型的开发依然处于落后的水平，还依赖于国外的先进技术，早期的水电站所采用的水轮机型号均为苏联或者美国等发达国家所研制的机型，这些机型在某些地方的小型水电站中依然在使用，但是与现代化的技术水平相比，传统的水轮机在转速以及容量方面效率依然很低，而且水轮机的水力稳定性与安全性能较差，宁武电站存在问题日益凸显。
水电站增效扩容改造过程中常见问题分析
水电站增效扩容改造过程中常见问题分析水电站增效扩容改造是为了提高水电站的发电效率和产能，增加电力供应能力，满足社会经济的发展需求。
在改造过程中常常会遇到一些问题，下面分析一下常见的问题及其解决方法。
一、水轮机扩容问题水电站增效扩容改造过程中，水轮机扩容是一个比较常见的问题。
水轮机扩容需要根据水能利用条件、机组容量、运行经验等多方面因素进行选择。
但是，在水轮机扩容过程中可能会出现以下问题：1. 受水量的限制：如果水能利用条件不能满足机组容量的需要，就会造成扩容难度增加。
2. 设备的限制：水轮机的设计与生产过程对扩容也有一定的限制，高容量的水轮机需要水泵运输才能完成。
3. 水轮机正常运行问题：如果没有足够的水流供应，则可能需要给水轮机设备增加更多的排水量，而这可能会导致水压降低，影响水轮机正常运行。
解决方法：1. 根据水能利用条件和机组容量要求进行筛选、选择，必要时进行水能开发。
2. 对于已经投产的水轮机，需要通过改善转速比、保证各个部位的流动条件等方式进行改善；对于需要新购设备的水轮机，可以通过设计更省材料的叶片、增加水轮机的直径等方法提高容量。
3. 在增加排水量时，需要对水流情况进行地形勘测和流量预测，以确定新建或改建水能设备的数量、位置和尺度，以保证水轮机正常运行。
二、发电机改造问题在水电站增效扩容改造中，发电机改造一般是为了更高的出力转速、更高的运行效率、更高的可靠性等优势，但是改造中也容易出现以下问题：1. 设备照明问题：在发电机下面的场地照明设备，需要安装足够的灯光，以方便操作和维护。
2. 控制零部件问题：发电机控制零部件需要更精密，以适应更高的转速和出力。
3. 电源补救措施问题：发电机单台容量增大，会导致电网短路来不及切断，电源不能及时地补救，极易发生事故。
1. 安装发电机下面足够的两个灯光（距离发电机下面1.5m处），方便维护和操作。
2. 发电机控制零部件的精度需要进一步提高，以适应更高的转速和出力需求。
小型水电站增效扩容改造技术
小型水电站增效扩容改造技术摘要由于目前国内小型水电站普遍存在电站运行效益低下，能源浪费普遍，机电设施老旧，自动化程度低等问题，所以，提高小型水电站的运作效率，实施增效扩容的改造技术刻不容缓。
本文主要明确实施改造技术的必要性，并指出应对改造技术的核心要点有所掌握，在重视水轮机的改造技术的前提下，提高其效率，强调发电机等主要机电设备的改造技术及变配电设备改造技术，同时对影响小型水电站效益的其他因素的改造技术要点也予以简单说明。
只有深入了解和掌握增效扩容的改造技术，才能取得理想的综合效益，做好改进机组效能，提高发电效益，才能使小型水电站的整体效益和性能得以提高。
关键词水电站；增效扩容；改造1 实施增效扩容改造技术的必要性首先，由于我国的水利事业起步较早，大多兴起于上世纪七八十年代，早期建成的水电站，其机电设备受当时的技术条件及工艺水平的限制，设备的质量和生产效益很难上一个新的台阶。
当前国内的小型水电站生存现状也不容乐观，大部分水电站的水轮机经过多年运转，转轮和叶片损耗十分严重导致其工作效率大幅度下降，水能得不到充分利用。
其他主要机电设备如继电器、水轮发电机等都存在不同程度的老化和损坏问题，技术改造跟不上，从而导致一系列的产能效益问题，甚至造成潜在的安全隐患。
其次，水电站设备的落后与新时期电力供应的紧张形成鲜明对比，现实的压力是不断攀升的电力负荷峰值，因此，地方电力系统也强烈要求更多的中小型水电站能够接受如此艰巨的挑战，担负起用电高峰期的电量，同时要拥有处理峰值时期的用电困难的能力，显然这样的期望与现实有不小的差距，因此实施水电站的增效扩容改造技术有其内在的必然性。
可见，无论从小型水电站的效益问题、安全角度出发还是目前各地电力系统面临的困难出发，小型水电站的增效扩容改造技术都势在必行的。
2 增效扩容改造技术的核心要点近年来，随着科学技术的日新月异，国内外不断涌现的高新科学技术为国内的小型水电站的增效扩容改造技术提供了借鉴。
中小水电站增效扩容改造的主要问题及解决方案
中小水电站增效扩容改造的主要问题及解决方案摘要：社会经济的高速发展，带动了群众的生活需求，导致用电量呈现出增长趋势。
由于我国中小型水电站的建设年限较长，水电站内部的各项设施设备存在老化现象，这就会增加水电站运行的安全风险隐患，阻碍我国水利发电行业的快速发展。
关键词：中小型水电站；增效扩容改造；改造问题；改造方案一、中小水电站增效扩容改造的重要性（一）提高水电站发电技术为了保证中小型水电站的正常运行，需要保证每个水电站建设过程中采用的金属结构，符合行业标准要求和技术规范，并通过对水电站设施设备进行定期检查，保证设备运结构的完好率。
同时，要做好水电站中疏通口金属结构的定期检查，如拦污栅等等，及时更换下磨损的结构。
为了减少中小型水电站的运行维护成本，工作人员要优化水电站的设施设备配置，提高整体的发电技术水平。
（二）提高水电站综合效益首先，充分利用水利资源，并通过增效扩容的方式对地方的实际用电情况进行改造，增加整体的经济收入，带动区域的经济发展。
其次，在中小型水电站增效扩容的改造之后，可以实现清洁能源代替传统的火电电能，减少区域的二氧化碳排放量，有效的改善了区域的生态环境质量，增加实际的发电量，提高区域的生态效益。
最后，中小型水电站进行增效扩容方面的改造，能够保证区域居民的正常生活用电，且水电站工程的建设运行，不仅能提高区域的防洪能力和抗旱能力，还能充分的发挥出供电作用和灌溉作用，促进区域的农业经营生产，改善民众的生产生活条件，提高水电站项目的整体社会效益。
二、中小水电站增效扩容改造常见问题（一）基础设施设备老化当前，我国部分中小型水电站的建设开发较早，整体的建设时间较为久远，其现有的基础设施设备运行水平较低，甚至大部分的水电站都使用老旧的设施设备，其整体的运行效率较低，影响水电站的整体发电效率。
由于水电站发电设施设备的部分零部件都是使用碳钢材料制造，整体质量较差，无法抵御水体带来的长期腐蚀性。
而且，部分水电站处于长期的高负荷运转状态下，内部零件结构磨损严重，甚至会因质量问题出现结构变形问题。
小型水电站增效扩容改造技术解析
小型水电站增效扩容改造技术解析【摘要】我国水电站的数量在不断增加，并且在工业生产和生活中的地位也在不断提升。
然而，一些水电站由于自身结构、设备老化等问题，导致其功能严重下降，影响了工业生产和居民生活的正常运行。
对此，我国有关部门提出了增效扩容改造的任务。
本文分析了增效扩容改造的技术要点，并提出了几点建议，希望能够为我国小型水电站的增效扩容改造工作提供参考。
【关键词】小型水电站：增效扩容：改造技术引言我国幅员辽阔、河流众多，开发利用水能资源具有得天独厚的优势。
在我国工业生产和居民生活中，小水电站发挥着重要作用。
因此，对小水电站进行增效扩容改造是十分必要的。
我国在20世纪50年代开始对小型水电站进行技术改造，到了20世纪70年代末和80年代初完成了对部分小水电站的增效扩容改造工作。
但由于当时我国经济发展水平有限、技术水平较低等原因，使得增效扩容改造工作没有取得预期效果。
随着社会经济的不断发展，我国小型水电站在进行增效扩容改造工作时也遇到了不少问题，如何对其进行改造成为当前研究的重点。
一、水轮机选型水电站的水轮机选型是增效扩容改造工作中的重要内容，必须根据电站实际情况进行选择。
水轮机选型应坚持“安全、经济、适用”的原则，即在满足电站安全运行的前提下，选择最优的水轮机参数，使其与电站的实际情况相适应。
如果水电站处于平原地区，水轮机选型应采用水轮机型号。
如果水电站位于山区、河流，可采用立式蜗壳机型号。
此外，还应综合考虑机组运行的安全性和经济性，合理确定机组转轮直径、导叶尺寸、导叶数量、转轮叶片数以及叶片长度等参数。
如果电站水轮机为低水头电站，还应综合考虑引水系统运行条件，分析影响机组出力及效率的因素，选择合理的水轮机参数。
若电站处于平原地区，则可以根据实际情况选择立式蜗壳机型号。
水电站增效扩容改造方案应尽量满足以下要求：（1）电站总装机容量及额定水头应不低于原设计或原设计选定的相应电站；（2）水轮机型号应不低于原选定的水轮机机型号；（3）转轮直径应不小于原设计选定的转轮直径，并考虑可能出现的最大水流流速，其值应不大于40m/s；（4）导水机构形式和导水机构尺寸应不大于原设计选用的型号；（5）水轮机及机组所用材料应有可靠的强度和性能，且与电站及周边环境相适应；（6）转轮、导叶板等主要部件的结构形式应能适应机组在额定转速下安全、可靠地运行，转轮叶片数不少于6片。
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。
北江电站增效扩容改造技术分析——水轮机转轮改造研究
Ｓ Ｍ Ａ Ｉ Ｉ Ｈ Ｙ Ｄ Ｒ Ｏ Ｐ Ｏ Ｗ Ｅ Ｒ ２ ０ １ ３ Ｎ ｏ ５ ，Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ Ｎ ｏ １ ７ ３
北 江 电 站 增 效 扩 容 改 造 技 术 分 析
— —
水轮机转轮改造研 究
１ ３ ４ ５ ０ ０ ） １ ３ ０ ０ ２ ２ ）
由表 １ 可知 ，选 用这种 机 型后 ，电站 总装 机容
量１ ２ ８ ０ ０ ｋ Ｗ， 而 实 际 出力 最 大 为 １ １ ４ ４ ０ ｋ ｗ。 根 据 多
年 运 行 资 料 计 算 ，实 际 多 年 平 均 发 电 量 仅 达 到
３ ５ ０ ０ 万ｋ Ｗ・ ｈ ，与设计值偏差太大 。
机组 台数不 同 ，而机 组 的出力也 不 同 （ 见表 １ ） 。
表 １ 水 轮 机 出力 一 览
２ １ ｍ ， 其 中溢流坝段长１ ２ ８ ｍ ， 共安装有九孔泄洪 闸 门（ １ ２ ｍ×５ ． ５ ｍ弧形 钢 闸 门 ） 。水 库 正 常 高水 位 为
４ Ａ ． ４ ． ． ０ ０ ｒ ｎ ， 相 应库 容 ６ ９ ０ ×１ ０ ４ ｍ ３ 。
钱
文 （ 吉林抚松 水 电股份 有 限公 司 吉林抚 松
陈 东洋 （ 吉林 省天 正水 力发 电股份 有 限公 司 吉林 长春
【 摘
要 】现代计算机数值模拟技 术的不断进 步 ，为水轮 机转轮 的改型设 计创造 了条件 。利 用高新技 术对水 电站机组
设 备 进 行 改 造 ，提 高 水轮 机 效 率 ，是 提 高水 电站 效 益 的 重 要 途 径 。 对 北 江 电站 １ — ４号 机 组 水 轮 机 转轮 换 型 改 造 进行 了可 行 性 研 究 ，原 Ｈ Ｌ ２ ４ ０型 转轮 效 率 为 ８ ７ ％ ８ ８ ％ ，更 换 为 新 型 Ｈ Ｌ Ｎ ２ ７ ５型 转 轮 后 效 率 可 达 ９ １ ％ 一９ ３ ％ ，水 轮 机 运 转 效 率 能 提 高
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水电厂水轮机增效扩容改造
水电厂水轮机增效扩容改造
随着社会经济的不断发展，对电力资源的需求也在逐渐增加。
为了
满足日益增长的电力需求，提高水电厂的发电效率和扩大发电规模成
为当前亟需解决的问题。
水轮机作为水电厂发电的核心设备，其增效
扩容改造是提高发电效率和产能的重要手段。
本文将从高效发电技术、改造方案和效益分析三个方面，探讨水电厂水轮机增效扩容改造的内容。
一、高效发电技术
1. 优化叶轮设计：通过对叶轮进行优化设计，提高水轮机的转化效率。
采用流线型设计和先进的叶片形状，减少能量损失和水流分离现象，提高叶轮的工作效率。
2. 提高转子材料和制造工艺：采用先进的材料和制造工艺，提高转
子的强度和耐磨性，降低转子的损耗和摩擦，提高水轮机的转化效率。
3. 安装高效节能设备：通过安装高效节能设备，如频率变换器、电
子调速器等，实现水轮机的自动化调整和运行控制，提高水轮机的效
率和稳定性。
二、改造方案
1. 轴流水轮机的改造：对原有的轴流水轮机进行改造，可以采用增
加叶轮叶片数量、优化叶轮叶片形状等方式，提高水轮机的效率和功率。
2. 混流水轮机的改造：对原有的混流水轮机进行改造，可以采用增
加叶轮直径、优化叶轮进出口截面、提高转子材料等方式，提高水轮
机的效率和扬程。
3. 泄洪式水轮机的改造：对原有的泄洪式水轮机进行改造，可以采
用增加导叶数量、优化导叶进口形状、改善冲击压力等方式，提高水
轮机的效率和水利特性。
三、效益分析
1. 经济效益：水电厂水轮机增效扩容改造可以提高发电效率和产能，使得发电量增加，银行的发电效益也随之提高。
同时，改造后的水轮
机运行更加稳定可靠，减少了停机和维修的成本。
2. 资源效益：水电厂水轮机增效扩容改造可以充分利用水能资源，
提高能源的利用效率。
通过优化叶轮设计、改善水轮机的运行特性，
降低了对水的类型和水质要求，提高了水能资源的利用效率。
3. 环境效益：水电厂水轮机增效扩容改造可以减少对水资源的占用
和消耗，降低了水电厂对环境的影响。
改造后的水轮机运行更加平稳，减少了因水轮机运行不稳定而产生的噪音和振动，对周边环境造成的
干扰更小。
综上所述，水电厂水轮机增效扩容改造是提高发电效率和产能的重
要手段。
通过采用高效发电技术、合理的改造方案和持续的效益分析，可以实现水轮机的优化升级，提高水电厂的发电效益和环保效益，满
足日益增长的电力需求。