金溪水電站技術更新改造分析

【摘要】金溪水電站是一座以發電為主結合供水、防洪、灌溉等綜合利用的引水式電站。建成發電運行至今將近20年，機電設備普遍存在著陳舊、效率低下等問題，存在安全隱患。本次技改主要任務是對電站機電設備進行更新改造，提高電站的發電和經濟效益。

【關鍵詞】電站； 技術更新； 更新改造

1、工程概況

金溪水電站地處浙江省永嘉縣巽宅鎮境內，是一座以發電為主結合供水、防洪、灌溉等綜合利用的引水式電站，主要由攔河大壩、發電引水系統、發電廠房等組成。電站裝機容量為2×8000kW，自1996年建成發電，運行至今將近20年，機電設備普遍存在著陳舊、絕緣老化、技術落后、效率低下、甚至機組帶病運行等問題，存在安全隱患。

2、更新改造的必要性

2.1 水輪機

水輪機轉輪型號為HLD46、轉輪直徑D1為φ1.00m，轉輪采用鑄焊轉輪，轉輪葉片采用人工打磨方式制造，其形線的準確度較差、表面粗糙度較高，對水力性能有一定的影響。經過近20年左右的運行，轉輪表面存在一定的磨損、空化現象。轉輪葉片的背面出水邊氣蝕面積較大，已經補焊多次。水導軸承存在漏油和甩油等現象，機組振動、噪聲較大，對正常運行造成一定的影響。主軸密封漏水情況比較嚴重，密封材料對主軸的磨損較大。導水機構立面和端面間隙偏大，導葉漏水量加大，效率明顯降低。

2.2 發電機

發電機為B級絕緣，F級考核，其絕緣等級偏低，運行多年后，出現絕緣老化，特別在空氣濕度較大的時候，機組啟動前，其絕緣電阻值明顯偏低。本電站機組轉速較高，發電機上機架處水平振動和垂直振動值超標；機組運行時噪音較大；發電機上下導軸承甩油和油霧外泄現象嚴重；定子鐵心、上下導軸承等測溫元件損壞，存在不報或誤報現象；制動器制動片磨損嚴重。特別是1#發電機，目前已處于帶病運行中，機組額定出力為8000kW，現在只能發到6000kW左右，如出力繼續增大，則出現振動加劇，瓦溫明顯升高等現象。

3、電站更新改造主要內容

3.1 水輪機改造 僅保留蝸殼、座環、主軸、調速軸、尾水部分等。

現狀水輪機設備參數見表1。

根據目前水輪機存在的主要問題和機組的超發需求，主要進行如下方面改造：

3.1.1 轉輪更新 水輪機型號改為HLJF1611-LJ-100，采用數控加工技術更新為不銹鋼轉輪，嚴格控制葉片的型線和表面粗糙度，以提高其水力性能。

3.1.2 導水機構改造 水輪機導水機構部分全部更新；包括：頂蓋、底環、導葉、控制環、頂蓋抗磨板、底環抗磨板、導葉臂、連接板等。為確保導水機構在電站安裝的順利，需另制造一套在廠內裝配所需的工作座環。

3.1.3 調速機構部分 保留電站原調速軸部件，新調速器與之相配應，因若采用外置接力器需在機坑內開挖新的基礎孔座，此工作量較大，不易實施。

3.1.4 水導軸承更新 為改善水導軸承甩油現象，本次改造考慮更換水導軸承，并在結構設計和密封型式上考慮防止甩油的措施。

3.2 發電機組改造 保留定子機座、轉子磁軛及主軸等，通過更換定、轉子線圈和絕緣，加大導線截面，由于機組超發需要，將發電機額定容量增加到9000kW/11250KVA，同時對發電機的各軸承、測溫元件、油位信號元件等進行更換。將調速器更新為GYWT-3000型高油壓免充氣微機調速器，更換后的調速器應具有較高的靈敏度，良好的運行穩定性和過渡過程調節品質，選用PID調節規律的微機型電液調速器。現狀發電機設備參數見表2，改造后的發電機主要參數見表3。

4、改造前后效益分析

4.1 水輪機效率對比分析

原電站水輪機額定效率約為89.2%，多年運行后，受水流沖擊的影響，其型線可能發生變化，且轉輪存在氣蝕現象，嚴重影響了其水力性能。

新轉輪在超發時額定工況點，模型效率為92.5%，經計算，原型水輪機在模型效率的基礎上作+0.8%修正，但考慮新舊轉輪流道不完全匹配，本次不做修正，因此原型水輪機超發時額定工況點效率為92.5%，

由上述論述可知，改造后水輪機效率可提高5.3%左右。

4.2 改造前、后的發電機效率對比分析

原發電機受當時硅鋼片質量、線圈質量和絕緣包扎工藝的限制，其電磁損耗較大。推力軸承采用巴氏合金材料制造，摩擦阻力較大，因此機械損耗也較大。原發電機在額定功率因素、額定出力條件下的效率只有95.3%。

目前發電機的制造技術得到了較大發展，在硅鋼片質量、線圈質量和絕緣包扎工藝等方面得到很大提高，因此其電磁損耗較小；推力軸承采用彈性金屬塑料瓦后，摩擦阻力減小，機械損耗較小。因此新制造的發電機效率可以達到96.7%左右。

5、結束語

金溪水電站建成運行已近20年，根據金溪水電站工程實際情況，通過對機電設備進行合理有效的更新改造，提高機組綜合效率，提升水能資源利用效率，消除安全隱患，有效增加電能供應，增加當地政府財政收入，促進社會經濟發展。