中小型水電站工程改造措施技術探討

程杰　李正貴

【摘要】水力發電是一種新型節能環保的水資源利用方式，是將水流中所蘊藏的能量轉化為水輪機旋轉的機械能，再通過發電機轉化為電能。而我國在上個世紀50年代就開始利用水能發電，歷時悠久。在近些年來我國積極發展水利建設，我國水能開發量達70%以上，但是在近年來發現早期修建的中小型水電站中，年代問題各種機械設計落后。制備工藝欠缺，此外，早期開發沒有很好的注重與環境的關系，以至于存在各種各樣的問題。因此，本文就中小型水電站工程改造技術問題進行簡單的分析，并提出一定的解決方案，為相關技術人員提供技術參考。

【關鍵詞】中小型水電站；工程改造；問題分析；解決措施

1、引言

我國水資源蘊藏量十分豐富，分布于我國各個地方，資源開發價值重大。在“十三五”規劃中總書記明確提出發展水利建設，發展新型環保的能源，對于已經修建的中小型水電站要進行技術改造，增效擴容。據相關數據顯示，我國中小型水電站總數已經4萬多座，裝機已經達6000萬千瓦，占據全國總水電裝機容量的35%，年發電量已達一千六百多億千瓦，是我國電能中不可或缺的重要部分。但是，我國很大部分中小型水電站修建于上個世紀，在修建時相關技術較為落后，制造工藝欠缺，已經不能滿足當今時代的發展。此外，在上個世紀中，我國處于社會主義經濟快速發展時期，在發展的時候沒有很好的考慮水工建筑與環境協調的問題，以至于現在部分電站嚴重影響周邊人們的生活。所以，為了實現中小型水電站的可持續發展和綠色開發，我們必須對其中不合理的地方進行要改進，解決其中問題，以此提高水電站的效率。

2、中小型水電站改造技術問題

2.1 水工建筑和引水系統中設計不合理

中小型水電站發電效率與引水系統和水工建筑有著較大的關系。水工建筑的不合理會影響整個電站的運行，引水系統的不科學化修建會導致電站蓄水量減小，降低水電站的發電量。在很多中小型水電站中，攔污柵設計存在較大的問題。水電站會在引水渠的前池設計沉積泥沙裝置，在引水前端設計有攔污柵，攔污柵對水流中的大型垃圾進行攔截，然后再通過撈渣機排出。但是，不同大小的垃圾在水電站中應該設計不同尺寸的攔污柵，統一大小尺寸的攔污柵會存在兩個方面的問題：第一，攔污柵尺寸過大，小心垃圾會進入到前池甚至進入壓力管道中，這樣嚴重影響水力機組的運行；第二，攔污柵尺寸過小，大小型垃圾都會進行阻礙，但是這樣會極大的減小水流的動能，導致水能減小，降低發電量。此外，在我國很多中小型水電站中為了減少建設成本沒有設計排沙渠，這樣導致隨著水流到前池的泥沙不斷累積，減小水電站水量庫容，極大的影響了水電站的發電效率。

2.2 水電站機組設備落后

在我國水力資源開發歷史較為久遠，水力發電開始于上個世紀。因此，對于水輪機機組的設計存在著很多的問題，尤其是中小型水電站。例如，選用的水輪機型號的問題，在早期我國水電站選型型譜中可供選擇的較少，在水輪機選型問題上很多設計都是直接進行相似套用，缺乏更加科學的依據；水輪機和發電機容量不匹配，我國很多中小型水電站發電機額定容量大于水輪機容量，或者發電機額定容量小于水輪機容量，這樣既浪費了設備的容量，也增大了設備的運行損耗；機電設備陳舊落后，在我國中小型水電站很多的采用的是上個世紀的機械設備，因為機件制備工藝和技術的落后，所以導致現有的一些水電站機電設備陳舊，空蝕空化嚴重，工作效率低下。這些問題都嚴重制約中小型水電站的發展。

3、解決措施

3.1 水工建筑和引水系統設計改進

中小型水電站改造的時候，對于其中水工建筑和引水系統的改造，首先我們應該在改造之前因地制宜的制定出科學精準的方案，對比較薄弱的地方進行安全驗證分析。在水工建筑設計中，應該設計有泥沙排出裝置，避免泥沙對水電站的影響。在引水系統中，對威脅到水電站周邊安全的地區要進行安全分析，不管在什么時候都應該以安全為第一要務。此外，在引水系統的設計中，水電站應該考慮多級攔污柵設計，在引水系統的前段設計大尺寸的攔污柵，在引水系統的后端設計小尺寸的攔污柵，攔截垃圾時盡量減小水力損失。這樣既可以減少進入水電站的垃圾，也可以不影響水電站的蓄水，從而增加發電量。

3.2 水電站機組結構改造

對于我國陳舊的中小型水電站來說，其中最為主要的兩個大的問題就是水輪機和發電機的問題。對于水輪機而言，在工程技術改造時，應該實地考察水電站的發電量，嚴格進行核算，專一的設計所需要的水輪機，而不是簡單的套用相似水輪機。此外，水輪機的容量要和發電機進行匹配，這樣既不浪費水輪機的容量，也可以節約發電機設計成本。最后，對于水輪機和發電機中因制備工藝問題而造成較大水力損失的機件，必須進行重新設計和替換，利用現有的制備技術制備出符合現時代的器件。

4、結語

綜上所述，為了更好的促進我國水利事業的進步，促進中小型水電站工程技術改造的落實，在水電站技術改造時嚴格執行改造標準。雖然這個過程是漫長的，但是只要將技術改造做好了，那么我國水利事業必然有一個較大的進步與突破。所以我們必須為此而努力。

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項目基金：西華大學教改重點項目（xjjg2017083）