摘要：列舉了小型水電站機組運行中存在的問題，根據(jù)技改工作實踐，提出了做好水電站的技術(shù)改造工作必須注意的幾個問題，強調(diào)要做好技術(shù)改造設(shè)計，機組增容改造時一定要重視輸水系統(tǒng)的核算，并抓住水輪機的改造。關(guān)鍵詞：小型水電站水輪機技術(shù)改造設(shè)計調(diào)研報告綜述１前言我國農(nóng)村小水電資源豐富，可開發(fā)量達(dá)７１８７０ＭＷ，分布在全國１５００多個縣（市）。到２００１年底，已建成農(nóng)村水電站４萬余座，裝機容量達(dá)２８７９０ＭＷ，占全國農(nóng)村水電資源可開發(fā)量的４０％，其中運行３０年以上的小水電站的裝機容量１５３０ＭＷ，運行２０年以上的小水電站裝機容量７５７０ＭＷ，分別占已建成的小水電站總裝機容量的５．３％和２６．３％。這些小水電站的特點是：裝機容量小（大多在５００ｋＷ～３０００ｋＷ以下），臺數(shù)多，技術(shù)落后，效率低，制造質(zhì)量差，安全生產(chǎn)隱患多。有的已經(jīng)改造或停運，有的正在改造，更多的則急需進(jìn)行技術(shù)改造。為了宏觀指導(dǎo)小型水電站的技術(shù)改造工作，包括立項，改造設(shè)計（咨詢），施工，驗收和管理，使之更加科學(xué)化、規(guī)范化，水利部于１９９７年發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ＳＬ１９３－９７《小型水電站技術(shù)改造規(guī)程》。近幾年來，各地在小型水電站技術(shù)改造工作中取得了一定成績，但還存在一些問題。現(xiàn)就筆者在規(guī)程編寫調(diào)研和實際工作中遇到的一些問題談一些體會。２認(rèn)真總結(jié)，摸清問題許多小型水電站經(jīng)過１０年、２０年甚至３０年的運行，積累了許多運行檢修方面的寶貴資料，但是由于人員的變動等多方面的原因，許多圖紙（設(shè)計及設(shè)備）殘缺不齊，甚至機組上的標(biāo)牌都已丟失，因此，技術(shù)改造前原始資料（包括水文、工程設(shè)計、設(shè)備及機組運行檢修記錄等）的收集、分析總結(jié)十分重要，這是做好技術(shù)改造工作的前提。早期建成的小型水電站，機組運行中常常遇到以下問題：２．１水輪機主要性能參數(shù)（Ｎ、Ｈ、Ｑ）與電站實際運行參數(shù)不匹配１）７０年代以前建成的一些小型水電站，由于當(dāng)時、當(dāng)?shù)氐目陀^條件，存在“有窩找機”或“有機找窩”現(xiàn)象，致使機組參數(shù)與電站實際參數(shù)不符。２）我國早期編制的水輪機模型轉(zhuǎn)輪型譜中可供各水頭段選用的轉(zhuǎn)輪型號少，不少小型水電站只能“套用”相近轉(zhuǎn)輪，因而機組偏離電站實際運行參數(shù)。３）對小型水電站水輪機選型設(shè)計，有的地方管理部門不太重視，有的設(shè)計單位也不夠認(rèn)真或水平不夠，因而使一些水電站的水輪機轉(zhuǎn)輪直徑或額定水頭或額定轉(zhuǎn)速選擇不當(dāng)，造成機組性能參數(shù)與電站實際運行參數(shù)不匹配。４）有些小型水電站建成后，其實際的來水量或水頭等水文數(shù)據(jù)與設(shè)計資料不符或者缺少必要的水文資料，以致選用的水輪機性能參數(shù)與電站實際運行參數(shù)不適應(yīng)。以上４種情況中的任何一種都會導(dǎo)致水輪機處于非最優(yōu)工況區(qū)運行，造成機組運行效率低，耗水量多，振動及噪聲大，發(fā)電損失多，甚至水輪機使用壽命大大縮短。２．２水輪機性能落后，技術(shù)陳舊，制造質(zhì)量差我國１９６４年頒布的水輪機模型轉(zhuǎn)輪系列型譜中的ＺＺ６００、ＺＺ４６０、ＺＺ５８７、ＨＬ３６５、ＨＬ１２３、ＨＬ７０２、ＨＬ６３８等型號的水輪機轉(zhuǎn)輪有的至今仍在服役。這些轉(zhuǎn)輪相當(dāng)于國外上世紀(jì)３０年代～４０年代的技術(shù)水平，其主要性能指標(biāo)（單位流量Ｑ１１，單位轉(zhuǎn)速ｎ１１及模型效率ηｍ都比較低。有些小型水電站的水輪機加工質(zhì)量差，缺陷多，久修不愈，長期帶病運行，出力不足，安全可靠性差。水輪機處在低效率、常發(fā)病條件下運行是不安全、不經(jīng)濟(jì)的。２．３多泥沙河流上的水輪機磨蝕破壞嚴(yán)重托據(jù)不糞完全統(tǒng)計卵，我國小今型水電站安中，約有奧１／３的蛇水輪機存口在空蝕和銹泥沙磨損脾問題，有造些水輪機湊的大修間乏隔不到一餅?zāi)?，?dǎo)水寬葉和水輪毀機進(jìn)水閥副嚴(yán)重漏水琴，有的甚困至難以正肢常開、停蠅機。有的渾水輪機轉(zhuǎn)遮輪葉片發(fā)則生嚴(yán)重裂堆紋或斷裂喚，不能保博證安全運系行售。趙乒２．４水趙輪發(fā)電機歲絕緣老化扁，推力軸粘承燒燃瓦抬脊有些怖小型水電蕉站的水輪盞發(fā)電機因甜運行年代漿長，定子詳、轉(zhuǎn)子的嘆絕緣已嚴(yán)銷重老化，杜容易引發(fā)額接地故障汁，威脅機堆組安全運稀行。由于記制造或安落裝質(zhì)量較筍差，水輪俯發(fā)電機的泉推力軸承襯可靠性低聯(lián)，常導(dǎo)致旬燒瓦事故上。它勝２．５水爐輪機與電顧氣設(shè)備不怪配蘭套跟精有些無小型水電某站水輪機帳的輸出功境率大于發(fā)籠電機或主瓦變壓器的令額定容量鼓，形芳成倆“低大馬拉小僑車汽”炊，使水電英站的設(shè)計璃出力受到映限制，發(fā)披電時出現(xiàn)抬不正常的尸棄水現(xiàn)象別。也有的郵水電站發(fā)安電機容量驕大于水輪鴨機出力，殲形伴成腰“狂小馬拉大壞車支”四，既浪費責(zé)了設(shè)備容漠量，也增濟(jì)大了運行逐損耗。因喬此，小型翅水電站在象進(jìn)行技術(shù)餅改造前，掃必須查清海存在哪些色問題，包冊括實際運網(wǎng)行時的水脖頭、來水夏量、棄水楊量、機電申設(shè)備狀況長、水工建他筑物及金肢屬結(jié)構(gòu)運妖行狀況等泄，只有徹滑底摸清問綁題，才能化有針對性泡地進(jìn)行技追術(shù)改造，拴取得實實說在在的改均造成果。安３優(yōu)化設(shè)趨計，獲取罩最大的經(jīng)咐濟(jì)效孝益仙姿為了織做好小型卡水電站的汗技術(shù)改造叼，一定要睜委托有資似質(zhì)的單位灶進(jìn)行技術(shù)項咨詢并做童到優(yōu)化設(shè)蓋計，還要京請專家對非改造設(shè)計塑方案進(jìn)行糞審查，因變?yōu)橐粋€好回的設(shè)計方拘案，可以腰出水平出忙效益，反山之，不重景視設(shè)計，責(zé)容易出庇隔漏而造成擦不必要的茫返工和經(jīng)尿濟(jì)損失。翅例如誼，吵x竭x織水庫一級貞水電站，塵裝機容量顧２遵×永３０００賺ｋＷ，擬表增容至塊２斷×勁４０００探ｋＷ，委閥托中國水蘇利水電建晶設(shè)工程咨誠詢渤海公避司承擔(dān)技炮術(shù)咨詢，猾優(yōu)選了主慢機設(shè)備和秤制造廠家在，不僅采伯用了國內(nèi)圍最新技術(shù)孕產(chǎn)品，而閘且為業(yè)主汗節(jié)省了機永組設(shè)備投鄭資１０８貌．２萬元嫌，占合同破總價的１共５．７％些。劈故小型逗水電站的波技術(shù)改造腫，必須貫飯徹聲“筐四鄭性但”賤原則，即板先進(jìn)性、血合理性、河經(jīng)濟(jì)性和咳特殊性。郵應(yīng)該針對貴各個水電武站的具體妻情況，因劣地制宜，峽進(jìn)行優(yōu)化廟設(shè)計。所秤謂先進(jìn)性垃就是要擇租優(yōu)選用一廣個性能先柴進(jìn)、技術(shù)失成熟的好餅轉(zhuǎn)輪和配博套性能先錦進(jìn)、運行鹽可靠的水巾輪發(fā)電機供及其輔助紛設(shè)備；合臘理性就是啟要緊密結(jié)咐合和妥善澤處理本電他站的不可委變更或不敵宜變更的戴制約條件既；經(jīng)濟(jì)性俯就是要在國有限的投桂資情況下肺，盡量增批加年發(fā)電腰量，提高殲水電站的柱經(jīng)濟(jì)效益拳；特殊性安就是特殊甘問題用特譽殊辦法處狀理。例如鋸，針對多揪泥沙河流跌上運行的牧水輪機，頓既要改善弦其運行特肺性，又要智采取抗泥討沙磨損的萍綜合治理婆措施，延紫長水輪機救的使用壽成命，只有笛全面考慮攪才能較好鐮地達(dá)到先莖進(jìn)性、合娃理性和經(jīng)尿濟(jì)性。多愈數(shù)小型水形電站的技受術(shù)改造以稀水輪發(fā)電德機組的改堆造為主。漏在技術(shù)改竹造設(shè)計中菌，一般采絹取以下幾襲種方式刑：汁低１）對于陵水頭、流立量與原設(shè)霉計變化不糟大，而水怨輪機設(shè)備拜陳舊、性據(jù)能落后的邊水電站，室可采用更煉新改造或懷增容改造炸方式。選躁用該水頭掠段導(dǎo)水葉筑相對高度頂ｂＯ相同字或相近的套新型轉(zhuǎn)輪轎，如無合值適的新型昂轉(zhuǎn)輪，則睛應(yīng)重新（山或改型）望設(shè)計轉(zhuǎn)輪免，或者改靠進(jìn)過流部硬件型線與賭結(jié)構(gòu)。其伍目的在于盜提高水輪媽機的運行航效率，增者容，增加榆年發(fā)電量堂。例如，牧北京西郊射門頭溝軍叼莊水電站剝，裝有６弄臺ＺＤ７謹(jǐn)６０－Ｌ喪Ｍ－１０乏０型機組錦，單機額冊定出力１淘２５ｋＷ芬，實發(fā)１芒００ｋＷ速，采用優(yōu)漆化設(shè)計的初三葉片轉(zhuǎn)淹輪后，單載機出力提雁高到１８場０ｋＷ，佩比原設(shè)計臨提高４４挽％，比改滅造前提高羊８０％桶。套糧２）對于普水頭、流沾量比原設(shè)暮計減少了住的水電站困，宜采取脅減容改造教方式。即國根據(jù)水電槐站的實際縫運行水頭妖和流量，忠降低水輪銹機的額定役水頭，減次小額定輸仍出功率，冒選用合適雪的新型轉(zhuǎn)突輪或重新忠設(shè)計轉(zhuǎn)輪協(xié)，其目的湯是將水輪丸機調(diào)整到建最優(yōu)或較笨優(yōu)工況區(qū)墻運行，以善提高其運刃行效率，法增加年發(fā)章電量。例死如，山西剝省靈邱縣類北泉水電隨站，裝機皂２犬×箱１２５０死ｋＷ，水籌輪機型號贊為ＨＬ７潮０２－Ｗ都Ｊ－７１論（Ｈ＝４御２ｍ，Ｑ片＝３．６冤２ｍ３／鹿ｓ），枯敗水期實際輸電站平均鉆流量僅２通．３ｍ３店／ｓ，一浪臺機也只祝能帶４０浩０ｋＷ～令６００ｋ貫Ｗ，因此路，專門為閘枯水期配有制了一個圖轉(zhuǎn)輪，涂額定出力疑８００ｋ訂Ｗ，投運猜后出力反壟而比改造歷前增加２穿００ｋＷ臟，多發(fā)電欠效益十分濤明顯；又帆如江西省樂新余市江防口水電站殿，原設(shè)計棍水輪機型冶號為ＺＤ挖５８７－譯ＬＨ－３圣３０（Ｈ斤＝１９．迅５ｍ，Ｑ屑＝５４．析７ｍ３／紫ｓ，Ｎ＝碑８８００衛(wèi)ｋＷ），姻電站實際尾運行水頭韻僅１７ｍ舊，機組只租能發(fā)７８泛００ｋＷ燃，水輪機色型號改用暗ＺＤ１０固５－ＬＨ?。常常白?，單機枕出力提高棉到９００敬０ｋＷ，絨增容１５突％騾。鴉酷３）對于吉水頭、流乓量比原設(shè)啊計增大了煩的水電站統(tǒng)，應(yīng)采取氧增容改造但方式。應(yīng)子根據(jù)電站烏實際運行漠水頭和流蜜量增大的他具體條件衡，提高水耕輪機的額毛定水頭，歌加大額定嘗輸出功率頂，選用合帥適的新型黑轉(zhuǎn)輪或者瞇重新設(shè)計擾轉(zhuǎn)輪，其數(shù)額定轉(zhuǎn)速捏應(yīng)結(jié)合水譽輪發(fā)電機街的改造方高式確定，鵝最終應(yīng)使掘水輪機在臨較高效率怪區(qū)運行。熄這樣既加罰大了單機懷容量又提送高了水輪今機的運行勉效率，電摸站年發(fā)電曬量也有較罰大增加。體例如，廣灰西靖西縣義坡卅一級權(quán)水電站，繼裝機續(xù)２糊×坐５００ｋ疤Ｗ，原設(shè)帥計水輪機芝型號為Ｈ斷Ｌ３００跪－ＷＪ－腸５０（Ｈ進(jìn)＝３５ｍ料，Ｑ＝４紅ｍ３／ｓ皮），而電泉站實際運華行水頭達(dá)用４０ｍ，度故將水輪年機型號更打換成ＨＬ歷２４０－俯ＷＪ－５搏０，每臺撒機的出力曾提高９０綁ｋＷ，增壤容１８％眠；又如浙刊江省諸暨暴市石壁水軋庫電站，境裝機容量墓１４６０務(wù)ｋＷ（培２法×激６３０＋猛１撥×竄２００）染，電站結(jié)挺合保壩工勇程，將土述壩加高７更．５ｍ，明增設(shè)溢洪罷道，提高敘了運行水荒頭，故將容原ＨＬ１挎２３－Ｗ莖Ｊ－７１勿型水輪機鄙改為ＨＬ蘆１２３－敗ＷＪ－７舟４型（轉(zhuǎn)蔬輪直徑增魔加３ｃｍ嫂），單機釀容量由６案３０ｋＷ關(guān)增加到８紹００ｋＷ氧，增容２括７％，對大水輪機尾銳水管和后倡蓋板也進(jìn)霉行了技術(shù)猾處理，還染更換了發(fā)肆電機定子羽和轉(zhuǎn)子繞滴組并提高兵了絕緣等藏。豐原以上金１）、３凍）兩種情沾況，當(dāng)水故輪機功率組確定之后喘，都需要杏為其配套讓相應(yīng)功率攤的水輪發(fā)吃電機。對狼輔助設(shè)備唯也要進(jìn)行魚核算，以悄決定是否招更換漏。棕攔４）對于殺多泥沙水短電站，應(yīng)捉考慮泥沙并磨損問題那，應(yīng)采用航與抗磨措交施相結(jié)合豪的改造方配式。改造影設(shè)計中應(yīng)螺根據(jù)水輪慰機的過機禽含沙量，混泥沙中值叨粒徑ｄ５合０及泥沙緩礦物成份任等條件，休選用單位罵轉(zhuǎn)速ｎ１車１相近或捧略低，單未位流量Ｑ匪１１適當(dāng)棄減小，模妥型空化系奏數(shù)閱σ唯ｍ適當(dāng)降科低，模型軌效蚊率腹η賊ｍ較高的延新型轉(zhuǎn)輪悠；并合理步加大導(dǎo)水程葉分布圖騾相對直徑飾ＤＯ，改錢進(jìn)導(dǎo)水葉優(yōu)型線，降嶼低和勻化丸導(dǎo)葉區(qū)流坐速；同時汽從結(jié)構(gòu)設(shè)觀計工藝、鏈材料和保格護(hù)涂層等聽方面采取袖抗磨措施滑，以保證更水輪機的糞安全運行敲，延長其撥使用壽命首，最終達(dá)筑到更新改瓣造或增容軌改造的目習(xí)的。例如惑云南元江儀縣中河底率一級水電遵站，裝機亂容量秀４五×?xí)儯保埃埃罢梗耄?，水襯輪機型號彎ＨＬ２２瓣０－ＷＪ飾－５０，紙Ｈ箱ｒ千壯＝６信０ｍ，Ｑ坊ｒ＝２．沸２３ｍ３狐／ｓ，實方測最大過賭機含沙量動１７４ｋ川ｇ／ｍ３溝，泥沙中膝值粒徑ｄ像５０＝０僑．４５ｍ蟲ｍ，石英胸含量高，絹水輪機過耐流部件磨美損十分嚴(yán)宮重，且發(fā)睜不到額定獄出力，大利修周期不瓣到一年。犯技術(shù)改造布措施：（毯１）按枯耍水期和渾董水期不同福泥沙條件闖分別設(shè)計秘制造２個弊ＨＬ２２森０改進(jìn)型學(xué)轉(zhuǎn)輪；（逢２）改進(jìn)左水輪機結(jié)箱構(gòu)并采取椒多種抗磨更措施（包場括采用優(yōu)機質(zhì)材料）臨；（３）播開發(fā)了尾聾水能量回丈收裝置，辣回收利用和２ｍ尾水寨跌水落差恰。經(jīng)改造朵后的１號檢機，出留力演菌由原睜不到１０嫌００ｋＷ蒙增加到１驕１５０ｋ星Ｗ以上，績大修周期余延長到３貿(mào)年，經(jīng)濟(jì)刃效益十分飛顯著穿。宿雙除以煩上４種情銀況外，基對丑“熔大馬拉小他車域”臨的水電站往，可以單份獨改造水?dāng)n輪發(fā)電機桐，為提高引絕緣等級犬或改進(jìn)通筒風(fēng)系統(tǒng)等剝實現(xiàn)增容零，必要時沸可重新設(shè)飄計制造新逃的水輪發(fā)差電機。主傷變?nèi)萘坎浑[足可換用目新變壓器科，舊變壓跨器仍可用宰于其他水衫電站。至潑于蹄“棚小馬拉大各車幸”影的水電站廉，若水輪長機采取改鈔型亦無增擋容的可能判，則暫按擔(dān)現(xiàn)狀運行患，待日后桐再更新弦。蝶刊４要重視惠輸水系統(tǒng)罵的核述算萄界在小瀉型水電站圣增容改造篇中，有一野個關(guān)鍵環(huán)侄節(jié)需要慎不重對待，普即水輪機屑輸水系統(tǒng)錢。尤其是由一管多機膀的引水式秩壓力輸水篩系統(tǒng)，應(yīng)歪當(dāng)從水力貿(mào)和調(diào)節(jié)保父證參數(shù)兩兔個方面進(jìn)幫行核算。漫水力核算起即是對水商輪機輸水譜系統(tǒng)的過斃流量和水息頭損失的塘數(shù)值關(guān)系清進(jìn)行核算煤，并繪制碑水頭損失報與流量關(guān)傅系曲捐線愚Δ釣ｈ＝ｆ（買Ｑ），以辦分析選定位最大允許防的水輪機乘額定水頭運和設(shè)計引牙用流量階。師豈調(diào)節(jié)刮保證核算齡就是從機見組運行特險性和輸水違系統(tǒng)水力矩特性兩方熊面來核算寄機組運行周的過渡緊過程中可惕能發(fā)生的先最大水壓抗力和最大攪轉(zhuǎn)速升高他值，并檢愛查前者是沫否在水輪扣機輸水系字統(tǒng)設(shè)計水蒜壓力的范嘩圍內(nèi)，以鞋研究和確自定采取加棋固補強措鑰施的合理睬性和可能炭性示。彩截總之崗，水輪機胞輸水系統(tǒng)吸的最大過歷流量和水索頭損失及炸其所能承奪受的最大顯水壓力，益是制約水龍輪機增容顛的一個關(guān)暮鍵環(huán)節(jié)，絡(luò)不可忽視律。否則，瘋會影響技鐵術(shù)改造的撫經(jīng)濟(jì)效益揭和安全運疾行。例如矮，廣東大蹦隆洞水電拋站，水頭怪８ｍ～２仿５ｍ，原蠻裝有１臺學(xué)軸流轉(zhuǎn)漿耀式水輪發(fā)懲電機（德步國進(jìn)口）訴。水輪機岡型號ＭＫ嘴１４１／絮Ｌ，額定賴水頭２０砍ｍ，額定嘉流量１２餐ｍ３／ｓ碌。發(fā)電機頓型號為Ｓ態(tài)Ｍ１４／讀２２０－稍３２，額暢定功率２嘉０００ｋ燭Ｗ。電站演為利用洪廟水期的棄員水增加年虎發(fā)電量，統(tǒng)于１９８獅０年在原奮壓力引水拒總管上接植分岔管，惹并在原廠符房左岸擴誕建２臺８托００ｋＷ煎軸流定漿問式水輪發(fā)暗電機組（蜓水輪機型判號ＺＤ６下６１－Ｌ鞠Ｈ－１２臭０，Ｈｒ擺＝１２．蹤９ｍ，Ｑ密ｒ＝８ｍ鑒３／ｓ）朵。技術(shù)改停造后曾多發(fā)次在洪水魂期做試驗襪，在額定博水頭下，歉單機運行渴時均可達(dá)弟到額定功斜率。但在監(jiān)３臺機同鑒時運行時倍，導(dǎo)水葉美開度１０遲０％時，鄉(xiāng)原２００致０ｋＷ機堂只能發(fā)１釋１５０ｋ扮Ｗ，新裝森的１號機嚇只能發(fā)６栗００ｋＷ患，而２號陽機只能發(fā)茂５５０ｋ荷Ｗ，３臺良機總共才漁能發(fā)２３端００ｋＷ案，比原１警臺機時只吉多發(fā)３０融０ｋＷ，禾比增擴的程２臺機（販１６００智ｋＷ）少峽１３００眠ｋＷ。很辣明顯，由羽于該電站坐原輸水系賤統(tǒng)最大過解流能力