大变幅水头机组在紫坪铺水电站的应用
龙羊峡水电厂大水头变幅工况下水轮机稳定性运行分析
设计点效率 ： ９ ８ ． ３ ８ ％
３ 机组不 同水头工况下运行情况
３ ． １ 投 运初 期（ 低 水头 工况 ） 机组 稳定性 运行 情 况
进行了机组稳定性试验 ， 此 时运行水头为 １ １ ２ ｉ ｎ 。 试
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ —１ ０ — ２ ８
龙羊峡水电厂 １ 号、 ２ 号、 ３ 号、 ４号机组分别 于
摘 要： 结合 龙羊峡水 电厂投运初期到 ２ ０ １ ０年期 间的运行稳定 性情况 ， 分析 了龙羊峡水 电厂水 轮机在 大水头变 幅（ ７ ５ ． ５ Ｉ ｎ ～ １ ４ ８ ． ５ ｎ １ ） 工况下 的运行特 性， 并对水轮机运 行 中出现 的问题提 出了解决措施。 关键词 ： 水轮机 ；水头 ；运行；稳定性 ；试验
Ａｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
１ ９
龙羊 峡水 电厂大水 头变幅 工况下水 轮机稳定性运行分 析
李江伟 ， 黄万全 ， 邓 义，
（ １ ． 黄河 电力测试科技工 程有 限公 司， 青海 西宁 ８ １ ０ ０ ０ ３ ； ２ ． 青海 电力科学试验研究院 ， 青海 西宁 ８ １ ０ ０ ０ ８ ； ３ ． 黄河水 电公司安全生产技术部 ， 青海 西宁 ８ １ ０ ０ ０ ８ ）
作者 简介 ： 李江 伟（ １ ９ ６ ３ 一 ） ， 男， 公 司试验 部专 工 ， 从 事金 属技 术监
督及无损检测 、 水 机试验研究工作 。
２ ０
水
电 站 机
电 技
术
第 ３ ６卷
验 结果 表 明 ，机 组存 在 １ ２ ０ ～ ２ ２ ０ ＭＷ 不稳 定 负荷工
（ ２ ） 补气 量测 量试 验
设计 水 头 ： １ ２ ２ １ Ｔ Ｉ 极 限最低 水头 ： ７ ６ ｉ ｎ 额定 流 量 ： ２ ９ ８ ｍ３ ／ ｓ
智能化控制技术在大中型水电站改造中的应用
智能化控制技术将更加集成化和互联网化。未来的水电站改造将更加注重各个系统之间的集成与通讯，实现设备之间的数据共享和互操作，通过云平台实现对水电站的远程监控和管理，从而提高水电站的整体运行效率。
3.3 智能化控制技术对水电站改造的推动作用
1. 提高运行效率：智能化控制技术能够实现水电站设备的远程监控和智能化运行调度，提高了水电站的运行效率，减少了人为操作的误差，降低了维护成本，实现了更加稳定和高效的发电。
2. 增强安全性：智能化控制技术可以实现对水电站设备的实时监测和预警功能，及时发现设备故障和安全隐患，保障水电站的安全运行。智能化控制技术还可以通过智能化设备管理和风险评估等功能，提高水电站的安全性。
第一阶段是基于传统控制理论的改进，主要是将传统的PID控制器技术应用到水电站控制中，实现了对水电站的基本控制功能。这一阶段的技术主要是在硬件方面进行优化，提高了水电站的运行效率和稳定性。
第二阶段是基于人工智能算法的应用，主要是利用神经网络、模糊逻辑等技术对水电站进行智能化控制，提高了系统对复杂环境的适应能力和鲁棒性。这一阶段的技术使水电站的控制更加智能化和自适应。
3. 促进节能减排：智能化控制技术可以对水电站的能耗数据进行实时监测和分析，通过调整设备运行参数和优化供电方案，实现节能减排的效果。智能化控制技术还可以通过智能化能源管理和智能化电网调度等功能，降低水电站的碳排放，推动绿色发展。
智能化控制技术对水电站改造具有重要的推动作用，不仅可以提高水电站的运行效率和安全性，还能促进节能减排，推动水电站向智能化、绿色化的方向发展。随着智能化技术的不断创新和发展，相信智能化控制技术在水电站改造中的作用将会更加突出，为水电行业的可持续发展注入新的活力。
水利工程：水电站题库三
水利工程：水电站题库三1、判断题从机电布置要求而言，在洞室围岩稳定有保证的情况下，应尽量缩短主机室与主变洞之间的距离，以缩短母线的长度正确答案：对2、填空题悬式发电机转动部分通过（）将重量传给机墩；半伞式发（江南博哥）电机通过（）将重量传给（）。
正确答案：上机架、下机架、机墩3、问答题什么是电力系统的负荷调节效应？正确答案：电力系统负荷的有功功率随频率变化的现象叫负荷的调节效应。
4、填空题电站厂房的油系统分为（）和（）；水系统分（）、（）；气系统分（）、（）。
正确答案：平油、绝缘油、供水系统；排水系统、高压气系统、低压气系统5、问答题使用和保管绝缘棒应注意什么事项？正确答案：（1）使用绝缘棒时，工作人员应带绝缘手套和穿绝缘靴，以加强绝缘棒的保护作用；（2）在下雨、下雪或潮湿天气，在室外使用绝缘棒时，应装有防雨的伞形罩，以使伞下部分的绝缘棒保持干燥；（3）使用绝缘棒时注意防止碰撞，以免损坏表面的绝缘层；（4）绝缘棒应存放在干燥的地方，以免受潮，一般应放在特制的架子或垂直悬挂在专用的架子上，以免变形弯曲；（5）绝缘棒不得直接与墙或地面接触，以免碰伤其绝缘表面；（6）绝缘棒应定期进行绝缘试验，一般每年试验一次。
6、问答题研究调压室水位波动的目的？正确答案：研究调压室水位波动的目的主要是：（1）求出调压室中可能出现的最高、最低涌波水位及变化过程，从而决定调压室的高度和引水道的设计内水压力及布置高程。
（2）根据波动稳定的要求，确定调压室所需要的最小断面积。
7、填空题机房渗漏排水系统供（）之用，检修排水系统在机组大修时，排出（）之用。
正确答案：厂房内排除渗漏水；蜗壳和尾水管内余水8、问答题保证安全的技术措施有些什么？正确答案：（1）停电；（2）验电；（3）装设接地线；（4）悬挂标示牌和装设遮栏。
9、单选水轮机里的水头是（）。
A、水轮机正常运行水头B、水轮机发出额定功率的最低水头C、水轮机发出最大出力的最低水头D、保证机组安全、稳定运行的最低水头正确答案：B10、填空题为了（），在液压机构失压后应加入防慢分装置。
紫坪铺水电厂AVC功能及其实现
紫坪铺水电厂A V C功能及其实现蒋建文1，李兴全1，单鹏珠2，吴正义2(1．四川省紫坪铺水力发电厂，四川成都611830；2．南京南瑞水利水电技术分公司，江苏南京210003)摘要：结合紫坪铺电厂实例详细阐述了电厂端A V C功能实现的控制方式、无功分配方式及闭锁条件等。
在试验和一段时间的试运行中发现了一些有碍电厂端A V C系统功能实现的问题，通过解决这些实际问题，完善了A V C功能。
使电厂自动电压调节功能正常发挥．提高了电网电压稳定水平。
关键词：自动电压控制(A V C)；控制方式；紫坪铺水电厂；四川电网St u dy O n t he A ut om at i c V ol t a ge C ont r ol Sys t em of Z i pm gpu H yd r opow er Pl a ntJi a ng Ji an w enl，L i X i ngqna nl，S ha n Pengzh u2,W u Z h engyi2(1．Z i pi ngpu H ydr opow er Pl a nt,C hengdu Si c huan611830；2．W at e r R es our c es a nd H ydr opow erE ngi ne er i ng T e c hnol ogy Branc h of N a nj i ng N ai l C or por at i on，Nanj i ng Ji angs u210003)A bs t r ac t：The contr ol f unct i on，r eact i ve pow e r di s t r i b ut i on a nd i nt er l oc k condi t i on of au t om a t i c vol t age cont r ol(A V C)f or Z i pi ngpu H ydr opow er Pl a nt i s i nt r oduc ed he rei n．T he def ect s f ounded i n t he cou r s e of expe r i m ent and tr ia l ope r at i on w e r e el i m i nat ed．T he act ual ope r at i on show s t hat t he A V C of Z i pi ngpu H ydr opow er Pl ant i m pr o ve s t he vol t age r egul at i on of pl ant andgr i d，K e y W or ds：A ut om at i c V o l t age C ont r ol；cont r ol m ode；Zi pi ngpu H ydr opow er Pl a nt；Si chuan Pow e r G r i d中图分类号：TV622；TM761(271)文献标识码：B文章编号：0559—9342(2010)08—0068-040前言随着四川电网的快速发展。
水轮发电机组转子配重的实际应用
Ｌ ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ Ｏ Ｎ Ｗ ０ Ｒ Ｌ Ｄ ２ ０ １ ６ ， ｉ ｉ
水 轮 发 电机 组 转 子 配 重 的 实 际应 用
肖小清， 黄 谦（ 四 川省紫坪铺开发 有限 责任公司， 四川成都 ６ １ ０ ０ ９ １ ）
【 摘 要】 水轮发 电 机 组的振动一直 以来都是危害机组安 全运行 的问题 ， 水轮发 电机组 的振动将加速结 构部件 的疲 劳损坏 ， 降低机组 的使用寿
型号为 Ｉ Ｎ一 ０ ８ １电 涡 流 传 感 器
水 轮 机 供 货 商
最 大 水 头
东 方 电机 厂
ｌ ３ ２ ． ７ ６ ｍ
发 电 机 额 定 功 率
额 定 电压
１ ９ Ｏ ＭＷ
１ ３ ８ ｋ Ｖ
数 据 采 集 装 置采 用 北 京 华 科 同安 公 司的 Ｔ Ｎ ８ ０ ０ ０机 组 在 线 监 测 系统 。系统 实时采 集 、 分 析 并记 录机 纽 振 动 和摆 度 数 据 ． 实 时给 出机 组 振 动摆 度 的通 频 峰 峰 值 、 转 频 值 及 转 频 相 位
上 导 轴 承摆 度 ： ＋ Ｘ、 ＋ Ｙ 方 向各 一 个 测 点近 上 导轴 承 的位 置
下 导 轴 承摆 度 ： ＋ Ｘ、 ＋ Ｙ 方 向各 一 个 测 点 ， 共 ２点 。布 置在 下 导 油槽 盖 上 或 尽 量接 近 下 导轴 承 的位 置
１ ． ３ 设 备参 数
表 １ 机 组 参 数 表
项 目 水 轮 机 型 式 参 数 混 流 式 项目 发 电机 供 货 商 参 数 东 方 电机 厂
的振 动 、 摆 度 传 感 器 。摆 度 传 感 器 型 号 为 Ｉ Ｎ — Ｏ ８ １电 涡 流 传 感 器， 振 动 传 感 器 型 号 为 ＭＬ Ｓ ～ ９低 频 振 动 传 感 器 ． 键 相 传 感 器
水利资料答案
第一章一、填空题：1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将水能转变为旋转机械能,水轮机又带动水轮发电机转动，再将旋转机械能转变为电能.2．水头和流量是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。
3．就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外,还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
4．坝式水电站较常采用的是河床式水电站和坝后式水电站。
5．引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。
6．根据水能开发方式的不同，水电站有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐水电站和抽水蓄能电站种类型. 7．水电站枢纽的组成建筑物有:挡水建筑物、泄水建筑物和进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物六种. 8．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为 6。
94亿kW ，技术开发量为 5.42亿kW .二、简答题1．水力发电的特点是什么？水力发电供应电能区别于其他能源,具有以下特点：1.水能的再生；2。
水资源可综合利用；3.水能的调节;4。
水力发电的可逆性；5。
机组工作的灵活性；6。
水力发电生产成本低、效率高；7。
有利于改善生态环境。
2．水能资源的开发方式有哪些？就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
3．我国水能资源的特点？从我国水能资源蕴藏分布及开发利用的现状来看，我国水能资源具有以下特点：（一）蕴藏丰富，分布不均(二）开发率低，发展迅速（三）前景宏伟4．水电站有哪些基本类型？各类水电站的组成建筑物有哪些？这些建筑物的主要功能是什么?根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：(一）坝式水电站：采用坝式开发修建的水电站称为坝式水电站。
坝式水电站按大坝和水电站厂房相对位置的不同又可分为河床式、闸墩式、坝后式、坝内式、溢流式等，在实际工程中，较常采用的坝式水电站是河床式水电站和坝后式水电站。
高水头大容量冲击式水轮机组安装技术
ANZHUANG2022年7月176中国安装协会科学技术进步奖获奖成果精选·二等奖高水头大容量冲击式水轮机组安装技术完 成 单 位：中国水利水电第十四工程局有限公司 中国水电建设集团国际工程有限公司 哈尔滨电机厂有限责任公司主要完成人：彭贵军，周玉龙，王建利，尚 志，陈 婉，刘和林，张自敏，杨仕莲，李悌进，董 博获 奖 情 况：2022年中国安装协会科学技术进步奖二等奖一、成果研究背景针对厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站冲击式水轮机组及其附属设备结构特点，以及水轮机组在运行过程中存在尾水支洞“有压”和“无压”两种工况、投运前期机组存在孤网运行等复杂工况、各项性能指标要求高等诸多复杂因素、机组现场安装难度大等问题，且保证机组在复杂运行工况时在整个水头和功率范围内能够自动切换，该成果依托项目对高水头大容量冲击式水轮机组（见图1）安装关键工艺进行了综合性技术分析、论证与实施验证，成功解决了该技术难题，实现了机组能够长期连续的安全、可靠、稳定运行，并缩短了施工工期、降低了施工成本，提高了工程质量，促进了行业技术发展和水平提升。
2.针对大型冲击式水轮发电机组机壳的安装方法进行研究，保证了上部机壳N面法兰安装精度，有效防止浇筑混凝土时机壳的变形和位移，确保机组尾水有压运行时的气密封性。
3.针对喷嘴调整垫板加工数据测量及喷嘴安装工艺进行研究，有效控制安装调整喷嘴法兰形位偏差，提高高压喷嘴的安装精度。
4.针对机组尾水支洞存在“无压”和“有压”两种运行工况，采用密封性预检方法进行研究，确保主轴密封的气密封可靠。
三、创新技术水平和先进性该成果针对高水头、大容量冲击式水轮发电机组及其附属设备结构特点，以及机组运行工况的复杂性，对机组现场安装关键工艺技术进行综合性研究，选择最优的工艺措施和新的施工材料，提高技术质量，缩短施工工期、降低施工成本，具有一定的创新性和先进性。
1.针对水轮机配水环管安装精度要求高及Q500D钢材可焊性差等特点，安装过程中采用一次组装定位，120-160kJ多层多道对称精密手工焊，200℃后热消氢及锤击消应，实时监控调整。
SAFR-2000H型调速器在黄登水电站的应用及改进
SAFR-2000H型调速器在黄登水电站的应用及改进本文介绍了黄登水电站水轮机调速器设备的结构和技术特点，对现场试验各项数据和运行情况进行了细致分析;着重针对自动水头测量逻辑进行优化，提升调速器运行的可靠性，避免因水头测量误差造成机组负荷异常波动。
标签：SAFR-2000H;X20系列PCC模块;自动水头0引言黄登水电站位于怒江傈僳族自治州兰坪白族普米族自治县营盘镇境内，是澜沧江上游曲孜卡至苗尾河段水电梯级开发方案的第六级电站。
电站装机总容量1900MW，安装4台475MW混流式水轮发电机组，多年平均发电量85.7亿千瓦时。
黄登水电站水轮机组调速系统采用南瑞集团有限公司生产的SAFR-2000H 型微机调速系统。
微机调节器部分采用贝加莱公司的X20控制器为核心，机械液压部分选用了BOSCH公司的比例伺服阀作为电液转换单元，并选择了南瑞公司自主设计的MDV1150型主配压阀，电源、控制模块、传感器、电液转换等部件全部采用了双冗余配置，且采用了第三方智能切换单元作为仲裁判断，软件部分则采用了南瑞集团公司专有的改进型并联PID算法、双微分算法等，拥有完全自主知识产权。
1技术特点黄登水电站使用的SAFR-2000H型微机水轮机调速器由电气控制柜、机械控制柜、主配压阀、事故配压阀、分段关闭装置、油压装置及其控制柜等组成。
1.1电气控制柜调速器微机控制部分选用了贝加莱公司的X20系列PCC模块作为核心硬件，具有更快的运算速度和更大的内存，采用CP1585作为CPU模块。
该CPU 模块功能强大，且有1个RS232接口、1个以太网口、1个POWERLINK实时工业以太网接口、2个USB接口和1个CF卡插槽。
选用D19322作为开关量输入模块，接收开机、停机、并网、一次调频投退等外部开关量指令;选用D09322作为开关量输出模块，输出一般故障、严重故障、一次调频动作等故障报警信号和状态信号;选用AI4622作为模拟量输入模块，接收导叶开度、功率、水头等模拟量信号;选用AO4622作为模拟量输出模块，输出导叶控制信号及试验所需模拟量信号;选用DS1319作为测频模块，测量机组转速信号。
智能化控制技术在大中型水电站改造中的应用
智能化控制技术在大中型水电站改造中的应用随着社会的发展和经济的进步，大中型水电站已成为电力行业的重要组成部分。
在现代化建设中，水电站的安全、稳定、高效的运行已成为关键问题。
为了提高水电站的运行效率和安全性，智能化控制技术成为了大中型水电站改造中的重要手段。
智能化控制技术，主要是指将现代智能化技术和控制技术应用于水电站的管理中，其主要目的是为了提高水电站的运行效率、质量和经济性。
这项技术主要应用于水力发电机组、水门控制系统、输变电系统、调度系统等方面。
下面将分别从这几个方面介绍智能化控制技术在大中型水电站改造中的应用。
1.水力发电机组水力发电机组是大中型水电站的核心设备，传统设备存在开停机、负荷均衡控制等方面的问题。
智能化控制技术可以应用于发电机组运行状态判断、故障预警等方面，以提高水电站发电机组的效率和可靠性。
例如，预测性维护技术可以通过对发电机组的振动、噪声和温度等参数的监测，及时判断设备的故障和损伤，实现对设备的预测性维护；而人工智能技术则可以提高发电机组的自动化水平，从而实现对设备的远程实时监控和应急措施的应用。
2.水门控制系统水门控制系统是大中型水电站的关键设备，其具有控制水位、流量、调度等功能，需要高效、稳定、精准的控制。
智能化控制技术可以通过自动化控制与数据采集、存储、处理等技术的应用，提高水门控制系统的精度和效率，使其能够更好地响应调度指令，实现水门控制的自动化。
3.输变电系统输变电系统是将水力发电所产生的电能输送到用电户口的技术。
传统的输变电系统效率低下，智能化控制技术可以将其通过智能化保护装置、智能化综合管理系统、智能化故障处理等技术改造，实现输变电系统的自动化控制，提高其功率传输效率和安全性。
4.调度系统调度系统是水电站的重要管理系统，其主要作用是实时监控水电站的发电、调度、维护等工作，以实现水电站的最佳运营效率。
智能化控制技术可以将现代计算机技术、通信技术、模型预测控制技术应用于调度系统中，将数据处理、智能决策和现场控制相结合，实现对水电站运行状态、负荷计划、调度指令等方面的自动化管理。
四川岷江紫坪铺水利枢纽工程科研成果鉴定为国际领先水平
四川岷江紫坪铺水利枢纽工程科研成果鉴定为国际领先水平四川省水力发电学会秘书处
【期刊名称】《四川水力发电》
【年(卷),期】2009(28)3
【摘要】2009年5月13日，受四川省科技厅委托，四川省水力发电工程学会在成都主持召开了《岷江紫坪铺水利枢纽工程泄洪洞体型优化试验研究》项目技术鉴定会，该项目由中国水利水电科学研究院、四川省紫坪铺开发有限责任公司、四川省水利水电勘测设计研究院共同研究完成。
该项成果被国内同行专家鉴定为整体达到国际先进水平，
【总页数】1页(P159-159)
【关键词】紫坪铺水利枢纽工程;国际领先水平;四川省;科研成果鉴定;中国水利水电科学研究院;岷江;水力发电工程学会;有限责任公司
【作者】四川省水力发电学会秘书处
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TV672.1;TP332
【相关文献】
1.四川岷江紫坪铺水利枢纽工程隧洞群施工综述 [J], 杨小林
2.四川岷江紫坪铺水利枢纽工程水库诱发地震监测预测和大坝强震安全监测应用研究技术鉴定会在蓉召开 [J],
3.四川岷江紫坪铺水利枢纽工程科技成果鉴定会在成都召开 [J],
4.“四川岷江紫坪铺水利枢纽工程重大地质工程关键技术系统研究技术鉴定会”在蓉召开 [J], 李燕辉
5.四川岷江紫坪铺水利枢纽工程科研项目成果技术鉴定会在蓉召开 [J], 李燕辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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大变幅水头机组在紫坪铺水电站的应用
作者： 黄涛 江红军
来源：《科技资讯》 2013年第11期
黄涛 江红军
(四川省紫坪铺开发有限责任公司 四川成都 610091)
摘 要:水头是水轮发电机组的重要参数。水头变幅过大对水轮发电机组的振动有很大影响。
为避免机组在振动区运行,就要全面分析大变幅水头机组的运行工况,产生振动的各种原因。本
文以紫坪铺电站机组为例,讨论大变幅水头机组的运行工况和运行特点,让机组运行在最有工况。
关键词:水轮机 发电机 水头 故障
中图分类号:TU457 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(b)-0134-02
四川成都市内的紫坪埔铺电站位于都江堰市紫坪铺镇西北60多公里的岷江上游地段。它也
是上游岷江干流中六级开发的第5级电站。该电站主要是由供水和灌溉为主,同时具有防洪、旅
游、供电以及环境保护等特点,也是综合效益并发的大型水利枢纽工程。该水库总容量为11.12
亿m3,正常的水库库容为9.98亿m3,同时正常的蓄水位是877 m,死水位是817 m,汛限制水位为
850 m。钢筋混凝土的面板堆石坝中的坝高为156 m,坝顶高位884 m,其中电站装机为4×190
MW,保障出力为168 MW,且每年的平均发电量为34.17亿kW·h。故该工程是一等项目,主要的建
筑物为Ⅰ级
1 水轮发电机组特点
紫坪铺电站的水轮发电机组表面上看没有太大的难度,因为,从装机容量上看,其单机只有
190 MW,从部件尺寸看,其转轮直径只有4.85 m,发电机机座号只有10.8 m,都不算很大,但电站
有一个特点,其最大水头为132.76 m,最小水头为68.4 m,比值高达1.94,且其出力跨度从100
MW到240 MW,比因运行范围宽而引起全国广泛关注的三峡电站机组有过之而无不及(三峡水头变
幅为113 m/61 m=1.852,出力变幅为852 MW/497 MW),因此在设计过程中便对机组在超宽运行范
围内的稳定性和振动特点给予了充分的关注,采取了如下措施。
其一,为了避免机组在高水头段出现叶片进流冲角过大,要求水轮机厂家尽量提高机组的设
计水头(最优水头)。
其二,由于机组最大水头超过额定水头的1.3倍,为了避免机组在高水头运行时开度较小(这
种工况很可能会引发水力振动),设计了发电机最大出力,为240 MW(额定为190 MW),这样可以完
全避开这个水头段可能的振动区。
其三,对于补气,除了虑常规的自然补气外,还预留了压缩空气补气接口。
其四,在作水轮机参数选择时将稳定性参数放在首位,将经济性和能量指标的先进性放在相
对次要的位置。
最终紫坪铺电站的水轮机选择了由东方电机股份有限公司生产提供,他们提供的水轮机转轮
部件从俄罗斯LMZ公司进口,水轮机叶片采用负倾角的“X”形叶片,以提高水轮机在高水头运行
的稳定性。俄罗斯LMZ公司在水力稳定性方面的成就应该说是世界领先的。LMZ公司提供的类
似电站业绩表明,在大水头变幅转轮方面他们是有丰富经验的,所提供的几个电站参数也与紫坪
铺电站参数极其接近,并已运行多年,下面是这几个电站及紫坪铺的参数比较表。（如表1）
2 大变幅水头机组的水力稳定性
近年来,我国水电事业迅猛发展,单机容量越来越大,水头越来越高,水头变幅越来越大,而大
型混流式机组因水头变幅过大,经常会出现振动、叶片裂纹问题,如中国的岩滩、五强溪、隔河
岩、天荒坪、大朝山、小浪底等。经过研究发现:运行不稳定或水力稳定性较差的机组大多数为
水头变幅大的混流式机组。这些水头大变幅机组,当额定水头太低时(Hmax/Hr≥1.15),发电机出
力限制线在高水头区过分地侵入水轮机高效区,可能导致大部分高效区被发电机出力限制线限制
在外。另外,当水轮机在高水头、效率低区域运行时,由于导叶开度小,出现叶片进口水流正冲角
过大,造成叶片进口边负压面脱流空化而形成进水边空蚀(叶道涡),而进水边空蚀会产生很大的
压力脉动,致使机组强烈振动,对水轮机破坏很大。如巴基斯坦塔贝拉水电站,当运行水头高于设
计水头以上时,振动与噪音明显增大,运行2500～4000 h后发现螺丝松动,尾水管里衬开裂,叶片
产生裂纹。一般情况下水轮机参数(Hmax—Hmin)/Hp≤0.3～0.4,而紫坪铺电站参数(Hmax—
Hmin)/Hp=0.63。在高水头运行时,进水正冲角较大,可能会导致叶道涡产生,因此适当提高紫坪
铺电站水轮机的设计水头和发电机最大出力是必要的,另外水轮机采用负倾角的“X”形叶片也
可以提高水轮机在高水头运行的稳定性。为此,俄罗斯LMZ公司在2003年7、8月对紫坪铺电站
的PO140转轮进行了能量、空化、稳定性、导叶水力矩、轴向水推力等性能试验。通过大量试
验俄罗斯LMZ公司得出了以下结论:(1)PO140转轮效率指标比较先进,并且有较大的出力余
量;(2)PO140转轮具有较好的空化指标,即使在超发工况下,水轮机也有较好的空化性能。但是,
如果较长时间运行在部分负荷工况下,也将使水轮机叶片进水边背面和叶片出水边靠上冠部分及
上冠部分产生较严重的气蚀;(3)PO140转轮在水头小于80 m,单位流量450～650 L/s区域有一
个压力脉动较大的区域,该区域内主频下得最大压力脉动达7%,属于水力不稳定区,机组运行时
应尽量避免运行在该区域,以免给机组造成损坏。
3 大变幅水头对紫坪铺水电站的影响
(1)2011年3月28日,在2#机组计划B修中,发现顶盖止漏环焊缝有严重开裂脱空情况,在
3#导叶至7#导叶之间对应止漏环有宽度为0．7 mm、深度为3 mm、长度约3 m的裂缝且锈蚀严
重;其它方位也有不同程度的裂纹和锈蚀现象,裂缝长度占焊缝总长度的1／5。在分析测量数据
中发现,止漏环总间隙之间的差距较大,且测量数据无明显规律。在顶盖被拆出后还发现活动导
叶4#、5#、6#、7#对应的顶盖止漏环表面颜色较深,有烧损迹象。针对止漏环开裂问题,电厂立
即通知厂家技术人员现场检查,研究并分析顶盖止漏环焊缝开裂的原因,提出了拆除顶盖返厂,用
备品更换现有的止漏环,彻底解决2#机组止漏环存在的问题。而造成紫坪铺电站2#机组顶盖止
漏环焊缝严重开裂脱空的一个重要原因就是水头比值高达1.94的大变幅水头对转轮的影响。由
于其水轮机在低水头35％～45％预想出力范围内,高水头40％～70％预想出力范围内压力脉动
较大,造成了水轮机振动非常严重,这就使得2#机组顶盖止漏环焊缝严重开裂脱空。
(2)紫坪铺电站四台机组技术供水系统减压阀选用的是以色列DOROT减压阀膜片差压式减压
阀,2006年10月5日,发现3#机组技术供水减压阀动作异常,全开后无法关闭。于是对3#机组
技术供水减压阀进行了拆卸检修,发现减压阀阀杆断裂、中心导向爪损坏、阀座脱落,经更换损
坏部件回装后工作正常。在2007年11月,2#机组和4#机组技术供水减压阀又相继出现了类似
问题。在机组投运后不到两年时间,先后有3台机组减压阀出现了基本相同的问题,而造成这种
问题一个重要的原因就是紫坪铺电厂机组水头在68.4m～132.76 m变化。最初设计考虑采用两
级减压方式实现,即第一级减压至0.80 MPa,第二级减压至0.30～0.40 MPa。但由于现场管路布
置条件限制,只能安装一台减压阀,因此设计最终定为一级减压,该减压阀的最大减压比为1∶3,
当水头达到最大水头132.76 m时,该减压阀出口最低能调至0.46 MPa,而紫坪铺电站机组技术
供水水压在0.25～0.40 MPa最为合适。因此该减压阀在技术供水系统中,经常工作于正常工作
调节压力范围之外,长期工作在恶劣工况区,导致减压阀使用寿命短,容易损坏。最后紫坪铺电站
对技术供水减压阀进行了改造,采用了ZJY46H-16型活塞式减压阀,该减压比能达到10∶1,所以
能满足我厂68.4～132.76 m水头下,减压阀后压力为0.25～0.40 MPa的变幅范围,同时一级减
压即可。
4 提高紫坪铺水轮机稳定运行的措施
对于紫坪铺电站这样水头变幅达到1.94的机组而言,应该把安全稳定运行放在首位。然而
紫坪铺水电站在系统中又要担任调峰调频的任务,这对水轮机是一个严峻的挑战。
(1)从PO140转轮特性看,在水头小于80 m、单位流量450～650 L／s区域内有一个压力脉
动较大的区域,该区域内主频下的最大压力脉动多达7,属水力不稳定区,机组运行时,应尽量避
免运行在该区域,以免给机组造成损害。
(2)水轮机在低水头35～45预想出力范围内,高水头40～709/5预想出力范围内压力脉动较
大,应尽可能避免在该区域运行。
(3)在高水头区域,应尽可能运行在大负荷工况。为适应这一工况,建设下游反调节水库对水
轮机安全运行是极其有利的。
5 结语
大变幅水头对水轮发电机组的危害之大,从紫坪铺水电站的运行中便能看出,而要把大变幅
水头机组的安全稳定运行放在首位,就必须从设计方面、制造方面、安装方面、运行环境方面入
手,全方位考虑,把大变幅水头机组的安全稳定运行切切实实落到实处。大变幅水头在紫坪铺电
站中的应用也为未来国内其他大变幅水头电站的建设和运行提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]于波,肖惠民,水轮机原理与运行[M].中国电力出版社，2008.
[2] 四川省水利勘测设计院,紫坪铺水利枢纽工程初步设计报告,1994.