浅析小水电站低负荷运行及气蚀预防措施(最新版)
浅析中小型水电站运行管理中的问题及对策_1

浅析中小型水电站运行管理中的问题及对策发布时间:2022-07-12T09:13:41.717Z 来源:《中国电业与能源》2022年第5期作者:董龙平[导读] 目前我国科技水平和经济水平的快速发展,我国水利行业发展也十分快速董龙平广西国能水电开发有限公司(广西南宁530000)摘要:目前我国科技水平和经济水平的快速发展,我国水利行业发展也十分快速。
由于我国人口基数较大,水资源数量有限,为了避免水资源浪费,减少水资源污染,中央和地方各级政府都十分重视水电站的建设,还特意在各级设立了兴建水电站的财政资金。
近年来我国也成功建成了许多大型水电站,但水电站建设的工艺复杂,综合属性较强,因此往往在建设运行过程中,由于没有严格的运行管理导致水电站质量标准达不到预期效果。
在实际操作中水电站建设的运行管理仍然存在着诸多问题,因此给我国水电站建设带来许多阻碍,必须对这些问题进行妥善的处理。
关键词:中小型水电站;运行管理;必要性;问题;策略引言当前我国的水利事业已经进入到高速发展阶段,水电站的规模和水量每年持续增加。
为了保证水电站的发展,运行管理已然成为了非常重要的环节。
对此,管理人员必须抛弃传统的管理思想,在科学合理的管理制度下,做出满足时代所需的水电站运行管理模式,进而保证我国水利事业得到进一步的发展。
1提升中小型水电站运行管理的必要性中小型水电站是现阶段我国电力体系中非常重要的构成部分,我国很多的企业以及居民的日常用电都是经过中小型水电站进行供应的,所以,现阶段继续对中小型水电站进行运行管理上的提升。
对其进行运行管理的最重要的目的是为了保证中小型水电站在正常安全的运行状态下,可以高效的完成需求的供电量,保障企业和居民的正常用电水平。
中小型水电站的机电设备的优劣直接关系着水电站的运行状态,所以为了帮助我国电力事业的快速发展,需要对水电站进行机电设备的提升和管理,还需要定期对这些设备进行全面的认真的检查。
对已经产生问题的机电装置,就第一时间进行维修,对已经老旧的机电装置,需要及时的进行更新,更换成先进的科学的机电装置,从而降低水电站正常运行中可能出现的各种问题,提升水电站的工作水平和效率。
水泵气蚀的危害、部位、原因、预防方法及措施

水泵气蚀的危害、部位、原因、预防方法及措施一、概述:1、水泵的气蚀是指在水泵工作过程中,液体中存在气体或蒸汽,进入水泵并在泵内形成气泡的现象。
气蚀是气泡聚集、运动、分裂、消灭的全过程。
2、水泵临界压力一般接近汽化压力。
水泵中的液体局部压力下降到临界压力时,液体中便会产生气泡。
这些气泡会随着流体被抽入泵内,造成泵的性能下降、噪音增加甚至设备损坏。
二、水泵产生气蚀的危害:1、影响水泵的容积效率,流量大幅度下降。
磨损后的水泵各构件间隙增大,高压侧水流向低压室泄漏;导致水泵效率降低。
2、产生噪音和振动。
水泵汽蚀磨损后出现蜂窝、麻面、沟槽使水流的阻力系数增大,引起水泵的振动,产生噪音。
3、使泵的过流部件受到破坏,流动损失迅速加大。
气泡溃灭时,在强大水锤的频繁作用下,起初引起金属表面局部塑性变形与硬化变脆,产生疲劳现象,发生微小裂缝,进而使金属破裂、剥落。
除力学作用外,气泡溃灭时产生的冲击波以及水流与金属材料之间产生的化学和电化学腐蚀作用,加速金属的剥蚀速度。
再者当水的含沙量较高时,泥砂在高速水流的带动下的磨损加剧汽蚀,同时汽蚀又促进磨损。
水泵在严重的汽蚀状态下运行时,发生汽蚀的部位开始出现麻点,扩大成海绵或蜂窝状,直至大片剥落而破坏。
4、气泡破灭时产生高频(600~25000HZ)冲击,压力高达49Mpa,致使金属表面出现机械剥蚀;由于汽化时放出热量,并有温差电池作用产生水解,产生的氧气使金属氧化,发生化学腐蚀。
泵性能下降于低比转速,由于叶片间流道窄而长,一旦发生气蚀,气泡充满整个流道,性能曲线会突降。
对于中高比转速,流道短而宽,因而气泡从发生发展到充满整个流道需要一个过渡过程,相应的性能曲线开始是缓慢下降,之后增加到某一流量时才急剧下降。
三、水泵最容易发生气蚀的部位:1、水泵汽蚀,在水泵叶轮中产生非常多的微小汽泡,在压缩过程,气泡破裂形成微小水锤,造成叶轮出现蜂窝状小洞,从而流动损失迅速加大,水泵效率下降。
低负荷运行的危害与应对措施

低负荷运行的危害与应对措施、注意事项
一、低负荷运行期间的危害:
1、炉膛温度下降,燃烧稳定性下降,发生灭火爆燃的可能性很大。
2、汽水循环减弱,水冷壁和过热器的降温会减弱,存在爆管的可能性。
3、汽包水位波动较大,给水调节上,难以实现自动调节。
4、低负荷期间,风机负荷也较低,容易形成喘振。
5、尾部烟道温度降低,容易结露,对空预器造成腐蚀。
二、低负荷期间的应对措施:
1、根据实际燃烧情况调整配风情况,保证合理的氧量,密切监视盘面的参数变化情况,随时准备投油助燃,杜绝没有及时发现燃烧不稳,造成灭火爆燃。
2、严禁投入减温水,保证饱和温度对应饱和蒸汽压力下运行。
3、低负荷运行时,切换自动为手动,进行手动调节补水,密切监视盘面水位变化情况,及时调节,严禁猛加水,停泵降水位的情况发生。
4、我们采用变频器调节,喘振的问题不是很大。
5、保持燃烧较好,炉膛温度,出口烟气温度较高,保持炉膛的严密性,降低漏风系数。
三、注意事项:
1、认真监盘,密切把握燃烧的情况,燃烧不稳提前投油助燃,严禁猛加粉来救火,投油来不及立即切断给粉,按停炉处理。
2、加强炉本体及各辅机的巡检;油枪投退试验严格执行,保证油枪、
油泵始终处于良好备用状态。
3、加强安全阀的弹跳试验定期执行,防止负荷过低,压力快速上升,出现超压情况。
4、及时补充燃油量,保证燃油量处于充足状态;根据实际情况计算耗粉量,保证粉仓料位较低,不宜保持太高粉仓料位。
2017.02.20。
消除汽蚀的措施

消除汽蚀的措施
消除汽蚀的措施主要有以下几点:
1. 选择合适的材料:选择耐蚀性能好的金属材料,例如不锈钢、镍基合金等,以减少腐蚀的发生。
2. 控制流速:减小流动的速度和压力变化,以降低气蚀的可能性。
可以采用流量控制阀门或节流装置来控制流速。
3. 加装气液分离器:在液体流体系统中安装气液分离器,可以将气体从液体中分离出来,减少气体的含量,从而减轻汽蚀的程度。
4. 调整液位或引导管道设计:适当调整液位,避免在高速液体流动时产生较大的压力变化,或采用合理的管道设计,以减少液体中的漩涡和涡流。
5. 加装防汽蚀装置:根据具体需求,在液体流动装置中加装防汽蚀装置,如防汽蚀泵或特殊设计的阀门,以降低汽蚀风险。
总之,消除汽蚀的关键是从材料选择、流速控制、气液分离、液位调整和装置设计等多个方面综合考虑,以减少气蚀的可能性。
气蚀的原理现象危害防止措施正式版

气蚀的原理现象危害防止措施正式版一、气蚀的原理及现象气蚀是指在液态流体中,当流速显著增加或者压力显著下降时,液体中所溶解的气体被迅速释放并形成气泡,随后气泡快速穿过液体,撞击到固体表面上,造成表面物质的剥离和腐蚀加剧的现象。
气蚀的现象表现为,当液体的流速过高或压力过低时,液体中的气体被迅速释放并形成气泡,这些气泡泡涌到高压区域时,迅速快速穿过流体,并在撞击到固体表面时引起冲击和局部变形,最终导致表面物质的剥落和腐蚀。
二、气蚀的危害1.泵、阀门等设备的损坏:气蚀会导致设备的部件受到冲击和剥蚀,造成泵、阀门等设备的变形、磨损、破坏等,加速设备的老化。
2.流体系统能效降低:气蚀会增加系统的能耗,降低系统的效率,导致能效降低。
3.工作区域环境恶化:气蚀会使得工作区域变得嘈杂,并且摩擦会产生过多的热量,导致环境温度升高,使工作环境恶化。
4.安全事故的发生:气蚀会降低系统的可靠性和安全性,容易引发设备故障,甚至可能导致爆炸、火灾等安全事故的发生。
三、气蚀的防止措施1.控制流速和压力:通过合理设置流速和压力,避免流速过高或压力过低,以减小气蚀的发生概率。
可以通过增加设备的阻力、加装副浆流到流动道的设计等方式来实现。
2.选择合适的材料:选择适应腐蚀环境的防蚀材料,对于酸碱腐蚀,可以选择耐酸碱材料;对于磨损腐蚀,可以选择高硬度、高耐磨的材料。
3.定期维护和检查:定期对设备进行维护和检查,及时发现和处理设备内部的问题,防止气蚀的发生。
4.增加设备的表面硬度:通过表面处理技术,提高设备的表面硬度,增加抗气蚀的能力。
5.提高流体的饱和度:通过调节流体的温度、压力等参数,增加流体中气体的饱和度,减少气体的释放,降低气蚀的风险。
6.安装气蚀探测器:在系统中安装气蚀探测器,及时监测系统中的气蚀情况,一旦发现气蚀迹象,可以及时采取措施进行处理。
综上所述,通过合理设计、选材、定期维护和检查等措施可以预防气蚀的发生,从而降低气蚀带来的危害。
浅谈水泵的汽蚀现象及防治措施

浅谈水泵的汽蚀现象及防治措施理论实践证明,防止水泵汽蚀,对提高水泵性能及运行质量有着重要的意义。
本文针对水泵的汽蚀问题,通过分析了水泵汽蚀现象的产生原因、汽蚀对水泵性能的影响、汽蚀的类型等,提出了防止和减轻汽蚀的几点意见,并运用于实践,取得了一定的效果。
标签:水泵;汽蚀;防治水泵是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。
用来增加液体的位能、压能、动能。
原动机通过轴带动叶轮旋转,对液体作功,使其能量增加,从而使需要数量的液体,由吸水也经水泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。
衡量泵性能的主要因素有流量Q、扬程(H)、转速(n)、汽蚀余量(NPSH)及功率(W)和效率(),而水泵的汽蚀问题一直没有得到很好的解决,下面就对水泵的汽蚀现象及防治措施进行研讨。
一、汽蚀及水泵汽蚀现象液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生汽泡。
把这种产生气泡的现象称为汽蚀。
汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以致破灭。
这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。
水泵在运转中,抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生大量蒸汽,形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。
在气泡凝结破裂的同时,液体质点以很高的速度填充空穴,在此瞬间产生很强烈的水击作用,并以很高的冲击频率打击金属表面冲击应力可达几百至几千个大气压。
在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。
水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外,还会产生噪声和振动,并导致泵的性能下降,扬程、效率下降,严重时会使泵中液体中断,不能正常工作。
二、汽蚀对水泵性能的影响汽蚀现象对不同种类的水泵有不同的影响特点。
(一)对低比转速的离心泵低比转速的离心泵,由于其叶槽流道狭长,宽度较小,气泡迅速占据槽道面积,甚至占据全部槽道,使水流的连续性遭到破坏,引起水流的阻断,水泵的Q~H曲线急剧下降,造成水泵的效率随着降低。
防止汽蚀现象发生的有效措施
防止汽蚀现象发生的有效措施一、汽蚀现象的概述汽蚀现象是指在高速流动的液体中,由于局部压力降低而发生的气化现象,使得液体中出现气泡,这些气泡瞬间坍塌后产生高温和高压,对金属表面造成损伤。
汽蚀现象会导致设备失效、事故发生等严重后果,因此需要采取有效措施预防。
二、控制流量速度控制流量速度是预防汽蚀现象的基本措施之一。
当流体通过管道时,速度过快会导致局部压力降低,从而引起气化。
因此,在设计和运行管道时应根据介质性质和工作条件合理确定流量速度,并采用适当的管道截面积、阀门口径等措施限制流量速度。
三、改善介质性质改善介质性质也是预防汽蚀现象的重要手段之一。
例如,在水泵进口处加装除气器可以有效地去除水中的气体;在输送含有气体或挥发性物质的介质时,可以采用减压缓冲罐、增加管道截面积等措施,降低局部压力降低。
四、采用合适的材料和涂层选择合适的材料和涂层也能有效预防汽蚀现象。
例如,在高速流动介质中使用耐蚀性好、抗气化能力强的材料,如不锈钢、镍基合金等;在金属表面涂覆耐蚀、耐磨涂层也可以提高其抗汽蚀能力。
五、加强设备维护设备维护是预防汽蚀现象的重要环节。
定期检查设备运行情况,及时发现和处理存在的问题,如管道堵塞、泵轮磨损等,以避免设备失效引起事故。
此外,对于易发生汽蚀现象的设备,应定期进行清洗和保养。
六、采用先进技术采用先进技术也是预防汽蚀现象的有效手段之一。
例如,在水泵设计中采用叶轮双曲线设计可以减小流体流速变化范围,从而降低气化风险;在油田开采中采用空气喷射技术可以降低油井压力,避免气化现象发生。
七、结合实际情况制定方案最后,需要根据具体情况制定预防汽蚀的方案。
例如,在设计管道时应考虑介质流量、压力、温度等因素,采用合适的管道截面积和阀门口径;在使用设备时应注意维护保养,及时更换易损件;在采用新技术时应先进行试验验证等。
综上所述,预防汽蚀现象需要从多个方面入手,包括控制流量速度、改善介质性质、选择合适的材料和涂层、加强设备维护、采用先进技术等。
小水电风险防控措施
小水电风险防控措施小水电发电是一种利用小型水力资源进行发电的技术,具有环保、可再生等优势。
然而,由于水电站通常位于山区、河流陡峭的地方,存在一定的风险和安全隐患。
因此,有效的风险防控措施是确保小水电发电安全运营的重要因素。
一、水电站设计阶段的风险防控1. 地质勘查和工程规划:在设计阶段,进行详细的地质勘查和评估,确定地质状况和地质灾害的潜在风险。
对于潜在的地质灾害区域,采取相应的工程规划和设计措施,确保水电站工程的稳定性和安全性。
2. 结构设计:合理设计水电站的各项结构,包括坝体、泄洪设施和发电设备等。
在设计过程中,考虑水力荷载、地震荷载和洪水等自然因素,确保各项结构在不同外部环境下能够安全运行。
3. 安全设施建设:在设计阶段,建设完善的安全设施,如监测仪器和报警系统等。
监测仪器可以实时监测水电站的运行状态,一旦发现异常情况,及时采取相应的措施,避免事故的发生。
二、施工阶段的风险防控1. 施工管理:加强施工管理,严格遵守安全规范和操作规程,确保施工过程中的安全性。
对于各个工程节点,要进行严格的监测和检查,确保施工质量和安全。
2. 员工培训:对参与施工的工作人员进行必要的培训,提高他们的安全意识和技能水平。
培训内容包括施工操作规程、风险防控措施以及应急处理方法等。
只有合格的人员才能参与施工,确保施工安全。
3. 安全防护:设置相应的安全防护设施,如安全网、护栏和安全标识等。
对于施工中的危险区域,划定禁止入内范围,避免人员进入危险区域。
三、运营阶段的风险防控1. 定期检查和维护:定期进行水电站设备的检查和维护,发现问题及时修复,确保设备的正常运行。
同时,对水电站的各项设施进行巡检和保养,确保其安全可靠。
2. 应急预案:制定详细的应急预案,针对可能发生的突发事件,制定相应的处理措施和应急预案,提前做好准备工作。
同时,定期进行应急演练,提高应对突发事件的能力和反应速度。
3. 安全监测:建立健全的安全监测系统,实时监测水电站的运行状态和安全状况。
防止汽蚀的其他措施
防止汽蚀的其他措施防止汽蚀的其他措施1. 密封措施:为了防止汽蚀的发生,密封措施是非常关键的一项措施。
在设备的设计和选择上,应优先选择具有良好密封性能的材料和部件,并确保密封面的质量符合要求。
另外,在安装过程中,需要严格遵守安装规范,采取适当的密封方法,如使用密封胶、垫片等,以确保设备的密封性能。
2. 减少空气进入:汽蚀是由于液体中的气体失去溶解度并形成气泡所造成的,因此减少空气进入系统是防止汽蚀的重要措施。
可以通过以下方式来实现:- 安装空气释放器或空气排泄阀,在液体系统中及时排出积气。
- 采取适当的设计和改造措施,如增加进水管道的下降段、减少系统的折弯、提高进水口的设备下端位置等,以减少空气进入。
- 在液体储存设备中加入适量的抗气化剂,提高液体的气体溶解度,减少气体的释放。
3. 控制流速和压力:过高的流速和压力是造成汽蚀的主要原因之一。
在设备的操作过程中,应合理控制流速和压力,以避免产生过大的涡流和压力脉动。
具体措施包括:- 优化管道的布局和尺寸,减少液体流速和压力的波动。
- 安装辅助设备,如流量调节阀、减压阀等,以控制流速和压力在合理的范围内。
- 对于某些易产生汽蚀的设备,如离心泵,在工作时应根据操作要求进行调整,确保流速和压力符合要求。
4. 优化液体性质:液体的性质对汽蚀现象也有很大的影响。
如果液体的温度过高、粘度过低或含有大量的杂质等,都会增加汽蚀的风险。
需要采取措施来优化液体的性质,包括:- 控制液体的温度在合理范围内,避免过高的温度。
- 选择适当的液体,其粘度应符合设备的要求。
- 在液体中加入适量的防腐剂和杂质处理剂,以减少杂质的含量和对设备的侵蚀。
5. 设备维护和管理:定期维护和管理设备是防止汽蚀的基础。
通过对设备进行检修和保养,可以保证设备的正常运行和稳定性。
主要措施包括:- 定期对设备进行巡检,发现问题及时解决。
- 清洗液体系统中的杂质和沉淀物,保持系统的清洁。
- 定期更换易损件和老化部件,确保设备的完好性和性能稳定性。
简述如何避免水泵的气蚀现象
简述如何避免水泵的气蚀现象水泵的气蚀现象是指在水泵运行过程中,由于压力过低引起的液体中气体的析出和吸入,导致水泵性能下降甚至损坏。
为了避免水泵的气蚀现象,我们可以从以下几个方面进行考虑和改进。
1.保证水泵进口压力水泵的气蚀现象主要是由于水泵进口压力过低造成的。
因此,我们需要保证水泵的进口压力在一定范围内,避免过低的压力引起气蚀。
可以通过增加进口管道的直径、减少管道的长度和弯头等措施,提高进口压力。
2.加装进口空气阀或真空泵在水泵进口处加装进口空气阀或真空泵,可以有效地防止气体进入水泵,避免气蚀现象的发生。
进口空气阀能够自动排出空气,并保持管道内的负压,防止气体进入水泵。
真空泵则能够通过负压抽走管道内的空气,保持管道的正常工作状态。
3.增加水泵出口压力通过增加水泵出口压力,可以有效地减少水泵的气蚀现象。
可以采用增加泵的高度或者增加出口阀门的阻力等方式,提高水泵的出口压力。
4.改善进口管道布置合理的进口管道布置可以减小管道的阻力,保持流体的流动稳定,降低气蚀的风险。
进口管道应尽量保持直线,减少弯头的数量,尽量减小管道的长度,以提高进口压力。
5.定期检查和维护水泵设备定期检查和维护水泵设备是避免气蚀现象的重要措施。
定期检查水泵进口和出口的阀门、密封件等是否完好,是否有泄漏的情况。
及时更换损坏的零部件,保持设备的良好状态。
6.合理选择水泵类型和规格根据实际需求,合理选择水泵的类型和规格,可以减少水泵的气蚀现象。
不同类型和规格的水泵适用于不同的工况和流量要求,选择合适的水泵可以提高水泵的工作效率,降低气蚀的风险。
避免水泵的气蚀现象需要从保证水泵进口压力、加装进口空气阀或真空泵、增加水泵出口压力、改善进口管道布置、定期检查和维护水泵设备以及合理选择水泵类型和规格等多个方面进行考虑和改进。
通过这些措施的实施,可以有效地减少水泵的气蚀现象,提高水泵的工作效率和使用寿命。
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( 安全论文 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改浅析小水电站低负荷运行及气蚀预防措施(最新版)Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.浅析小水电站低负荷运行及气蚀预防措施(最新版)摘要:小型水电站经常在低负荷工况下运行,其后果会造成气蚀增加。
以里石门水库坝后电站为例,电站采用不锈钢转轮,采取补气措施,对导水机构进行技改,确保电站机组安全地在低负荷工况下运行。
关键词:水电站水轮机低负荷1贯流式水轮机的结构特点与技术经济优势贯流式水轮机的流道形式和轴流式水轮机不同,为保证向导水机构均匀供水和形成必要的环量,保证导叶较平滑绕流,轴流式水轮机需设置蜗壳,其流道由蜗壳、导水机构和弯肘型尾水管组成。
贯流式水轮机没有蜗壳,流道由圆锥形导水机构和直锥扩散形或S 型尾水管组成。
通常采用卧轴式布置,从流道进口到尾水管出口,水流沿轴向几乎呈直线流动,避免了水流拐弯形成的流速分布不均导致的水流损失和流态变坏,水流平顺,水力损失小,尾水管恢复性能好,水力效率高。
灯泡贯流机组的发电机装置在水轮机流道中的灯泡形壳体内,采用直锥扩散形尾水管,流道短而平直对称,水流特性好。
大型贯流机组几乎都是灯泡机组,中小型多采用轴伸式、竖井式等形式。
贯流式水轮机单位过流量大,转速高,水轮机效率高,且高效区宽,加权平均效率也较高,具有比轴流式水轮机更优良的能量特性。
其特征参数比转速ns、可达1000以上,比速系数可达3000以上。
与轴流式水轮机相比,在相同水头和相同单机容量时,其机组尺寸小,重量轻,材料消耗少,机组造价低。
贯流机组电站还可获得年发电量的增加。
贯流式水轮机的空化性能和运行稳定性也优于轴流式水轮机,其空化系数相对较小,机组可靠性高,运行故障率低,可用率高,检修时间缩短,检修周期延长。
对于低水头资源开发,贯流式水轮机的稳定运行范围宽,在极低水头时也能稳定运行(如超低水头1.5m以下),是其他类型的水轮机不可比的。
如广东白垢电站,额定水头6.2m,最大水头10.0m,但在1.3m水头时仍能稳定运行。
贯流式水轮发电机组结构紧凑,布置简洁,厂房土建工程量较小,可节省土建投资。
贯流机组设备运输和安装重量较轻,施工和设备安装方便,可缩短工期,实现提前发电。
根据国内外有关水电站的统计资料,采用灯泡贯流机组比相同容量轴流转桨机组,电站建设投资一般可节省10%~25%,年发电量可增加约3%~5%。
如我国广东白垢和广西马骝滩水电站,投资节省分别达22.6%和24%。
小型水电站采用轴伸贯流机组与立式轴流机组比较,也可节省建设投资约10%~20%。
由此可见,贯流式水轮机是开发低水头水能资源的一种最经济、适宜的水轮机形式,具有资源利用充分、投资节省的优势和电量增值、综合效益增值的效果。
2国内外贯流式水轮机的应用现状贯流式水轮机自20世纪30年代问世以来,因其优良的技术经济特性和适用性而得到广泛应用和迅速发展,包括灯泡贯流发电机技术在内的贯流机组技术日益成熟,贯流式水电站的开发、设计、运行技术与经验日益丰富。
国外水头25m以下的水电开发,已出现取代轴流式水轮机的局面。
贯流机组技术在1960~1990的发展最为迅猛,这一时期投入运行的贯流机组,最大单机容量达65.8MW(灯泡贯流,日本只见),最大水轮机转轮直径达8.2m(竖井贯流,美国墨累),最高工作水头达22.45m(灯泡贯流,日本新乡第二)。
我国从20世纪60年代开始贯流式水轮机的研究和应用,到20世纪80年代,贯流机组技术及其应用取得突破性的进展,1983年引进设备的第一座大型灯泡贯流机组电站一湖南马迹塘水电站建成,1984年自主开发的广东白垢电站转轮直径5.5m,单机容量10MW灯泡贯流机组投运,标志着具备自行开发研制大型贯流机组设备的能力。
贯流式水轮机的应用研究和运行技术也获得了发展,积累了经验。
最近20年来,相继开发建成引进设备、技术合作或自行装备的大型灯泡贯流机组电站数十座,如凌津滩、王甫洲、尼那、洪江等。
其中洪江水电站最大工作水头27.3m,单机容量45MW,是目前世界上应用水头最高、国内单机容量最大的灯泡贯流机组。
国内已运行的灯泡贯流式水轮机最大转轮直径已达7.5m。
目前规划或在建的贯流式水电站遍布全国各地,在建的广西长洲水电站装机15台,总装机容量达621.3MW。
在西北地区,20世纪80年代开始贯流式水电站的规划设计,并完成了柴家峡等电站的可行性研究。
在黄河干流上现已建成青海尼那电站,宁夏沙坡头电站即将竣工,甘肃柴家峡、青海直岗拉卡等电站在建。
尼那电站是我国海拔最高的大型灯泡贯流机组电站,沙坡头则是应用于高含沙水流的第一座大型灯泡贯流机组电站,各具特色,为贯流式水电站的开发提供了新的经验。
对于低水头小型水电站,轴伸贯流水轮机和竖井贯流水轮机具有与灯泡贯流水轮机相当的技术经济优势,国外20m以下的小水电开发,已逐步取代轴流机组。
据文献介绍,国外已运行的轴伸贯流式水轮机转轮直径达8.6m,单机容量达到31.5MW,最大使用水头达到38m。
我国轴伸贯流式水轮机的技术开发起步较晚,自行研制的GZ006、GZ007(5叶片)等转轮的性能达到或超过国际先进水平,但尚没有得到普遍的技术推广和形成相应的生产和市场规模。
国内已运行的轴伸贯流水轮机多采用定桨式转轮,最大转轮直径2.75m,单机容量3.5MW,最大使用水头22m。
而竖井贯流和全贯流机组技术开发程度较低,应用很少,与国外存在明显差距。
3贯流式水轮机的应用及技术发展探讨我国水电资源丰富,第四次水力资源复查成果显示,全国江河水电资源蕴藏量达7亿kW,可开发量5亿kW,经济可开发量4亿kW。
现已开发量1亿kW,只占到经济可开发量的25%。
我国江河的低水头水力资源,根据文献估算,水头在10m左右的资源量占到可开发资源的约500,达0.2亿kW以上。
此外,我国大陆和岛屿海岸线蕴藏着巨大的海洋潮汐能资源,可开发量超过0.21亿kW,尚未进行规模开发。
以上数据说明,我国适用于贯流式水轮机开发的低水头水能资源蕴藏巨大,贯流式水轮机应用前景广阔,需求巨大。
经过40余年的研究与实践,我国对贯流机组设备开发、研制以及贯流水电站设计和运行技术都取得了很大的发展和成就。
对于25m以下低水头水电开发,优先选择贯流机组,已基本形成共识。
但目前国内贯流机组设备技术和供给能力还不能满足水电建设的需要,许多大型或顶级的机组设备需要国际市场供货,国内外同类产品在设备性能、单位千瓦材料消耗等技术方面存在着较明显的差别,中小型贯流机组产品的多样性和技术适应性也不能满足国内或适应国际市场的需求。
由于研发能力和技术水平的限制,又影响贯流式水轮机的广泛应用。
因此,全面提升我国贯流式水轮机的技术水平,任务迫切,意义深远。
推进我国贯流水轮机技术的进步,应当关注贯流机组大型化技术的发展,并致力于提高国内贯流机组整体技术水平。
根据对贯流式水轮机的应用及其技术发展的分析,应用水头逐渐提高、贯流机组大型化是国际贯流水轮机技术发展的趋势,这也和我国低水头水电开发对大型贯流机组的应用需求相吻合。
贯流机组对开发低水头水电资源具有优势,而这些资源的开发地点往往位于经济发达、人口稠密的平原或河谷地区,自然资源富集或处于交通要道(如黄河上游等地区)。
这类水电资源经济合理的开发,要求实现发电、防洪、航运等综合利用功能,保护生态环境和土地资源,减少移民搬迁及交通设施等淹没、浸没及赔偿,修建高坝大库通常已不适宜。
为了优化开发方案和工程总体布置,便于工程综合功能经济地实现,有利于保护生态和环境等资源,往往需要采用单机容量(机组尺寸)更大或应用水头更高的贯流机组。
大型化贯流式水轮机的水力设计不存在重大的技术难题,但机组设计、制造与安装等方面的一些关键技术,以灯泡机组为例,灯泡体及水轮机的支承结构,轴系的分析计算、大吨位轴承的设计制造,发电机的设计,发电机的通风冷却,机组的刚度及振动特性的评估、优化,大尺寸机组的安装技术等,存在较大的技术难度和经济风险。
近年,我国水电业界结合湖南洪江、广西恶滩扩建工程、四川桐子林等水电站机组的选型设计,对此进行了研究。
在洪江水电站,对采用灯泡贯流机组的关键技术及制造难度,与日本只见、俄罗斯萨拉托夫等电站的大型灯泡机组进行了对比研究,结论是技术可行。
该工程已成功实施,成为我国贯流电站技术进步的典型案例。
而恶滩扩建工程采用灯泡贯流机组方案,其应用水头和单机容量等设计参数,机组设计制造的技术难度均已超越了世界上已运行的同类电站机组,研究表明采用灯泡贯流机组在技术上是可行的。
两座电站的经济分析数据也都表明,可节省建设投资和获得年电量的增加,特别是恶滩扩建工程采用8台75MW灯泡贯流机组与采用4台150MW轴流转桨机组的方案比较,前者首台机组提前9个月发电,工程总工期缩短一年,其提前发电的电费收入,与比后者高出的投资差基本相抵(贯流机组方案设备投资概算按采用2台进口、6台合作编制),每年还可多获得约3%的电量增加,其经济性明显优越。
上述研究也说明,开发、应用25~35m水头段的贯流式水轮机和单机容量75MW及以上的灯泡贯流机组,技术上可行,经济上仍处于有利和合理范畴。
全面提高我国贯流式水轮机的整体技术水平,实现包括产品研制技术(水力开发、结构分析、制造工艺、试验研究等)及产品的技术性能、贯流式水轮机应用开发和运行等技术水平的全面提升,结合国内实际和借鉴国际先进经验,应加强计算机及信息技术如计算机CFD、FE、CAD/CAM等及现代制造技术在贯流式水轮机开发、研制和运行等领域的推广和应用,还应加强对国际先进技术的引进、消化和吸收.研究具有自主知识产权的贯流式水轮机产品和技术,这是提升我国贯流式水轮机技术和产业竞争力的必然途径。
此外,我国的各类水电资源开发,包括广大农村中小低水头资源及海洋潮汐实用文本 | DOCUMENT TEMPLATE电力安全论文能源的规模开发,需要技术经济特性优越的,包括各类贯流式水轮机在内的多样性的水轮发电机组设备,因此,应加强对轴伸贯流式水轮机的研究和推广应用,完善轴伸贯流水轮机转轮的研究并形成系列型谱;应加强对用于潮汐能源开发的双向可逆贯流机组、全贯流机组及竖井贯流机组的技术开发和研究;对齿轮增速技术及设备在贯流机组的应用,以及贯流水轮机适用的调速设备的开发等技术课题,应进行全面的规划布局和系统的研究。