淺析貫流式機組的經濟運行措施

劉 剛，廖書杰

（華能甘肅水電開發有限公司，甘肅 蘭州730060）

水電站的經濟運行，目的是選擇電站的最佳運行方式，在保證電力系統安全的前提下，增加發電效益。不同類型的水電站，經濟運行策略要結合機組的規模、布置形式、運行方式、庫容等因素綜合考慮，采取針對性地運行措施。下面我們通過所管理的小型水電站貫流式機組的運行實踐，定性分析采取經濟運行的措施。

1 電站基本情況

橫丹水電站為低水頭徑流式小型水電站，安裝2臺單機容量12.5MW的燈泡貫流式水輪發電機組，機組的運行水頭在14.5～19m間。引水系統由引水隧洞、引水箱涵、明渠、前池和壓力管道等組成。電站2012年投產后正常運行，流域來水穩定，年發電量和利用小時數基本維持在設計水平。2017年后，電站通過采取針對性的運行措施，在機組的穩定運行和增加發電量管理上取得一定的經驗。表1是電站2016～2019年發電量情況，表中可見除了發電量逐年穩步提高外，2016年與2019年運行情況對比，在設備運行小時提高11.2%的條件下，發電量同比增加19.9%，說明經濟運行措施取得一定的成效。

2 貫流式機組經濟運行的思路和特點

2.1 機組經濟運行的思路

電站設備設施的安全生產是機組經濟運行的基礎，設備的檢修、運維工作質量和設備的健康水平是機組安全運行、經濟運行的前提。因此只有在保證安全生產基礎上追求機組經濟運行模式和措施才有實際意義。

小型水電站因為受庫容調節能力等條件限制，機組的經濟運行措施主要考慮提高有效利用水頭、減少耗水率、機組間負荷優化分配等內容。

2.2 貫流式機組的特點

（1）貫流式機組一般采用臥軸水平布置，不設置蝸殼，使水流直貫轉輪，機組布置的主要特點是：①從進水到出水方向基本上是軸向貫通，流道平直，過流通道的水力損失少。②具有較高的過流能力和較高的比轉速。③機組結構緊湊，尺寸較小，水力效率較高。

（2）貫流式機組水電站一般庫容較小，通常只有日調節能力。機組主要靠大流量來水發電，適用水頭范圍一般在3～25m內。貫流式機組運行特點有：①貫流式機組運行穩定，效率高，但是運行輔助設備多。②貫流式機組的轉動慣量較小，動態負荷調節時穩定性差，水力振動和機組振動較大。③機組的導葉與漿葉協聯關系對機組運行影響較大，應注意及時修正協聯曲線，減少非工況協聯運行時間。④機組在低水頭運行時，過機流量大、流態惡劣，汽蝕、壓力脈動等因素引起機組凈水頭變化大，造成機組運行不穩定，振動大、噪聲大。⑤水庫泄水和回蓄過程中，應減少機組在臨近空化區運行，保證機組振動擺度符合要求。這些都是貫流式機組特點，在安全運行和經濟運行中需要充分考慮的因素。

3 經濟運行的影響因素及具體措施

根據電站近年來的運行實踐經驗，對影響電站經濟運行的因素采取的應對措施，主要考慮有：降低單位電能的水耗率、機組工況優化、機組間負荷合理分配以及設備運行措施優化等方面。

3.1 做好水情預測

小型電站因調節庫容小，自身調節能力差。因此要準確獲取實時有效的水情信息，掌握上游電站設備運行出力狀況、出庫流量、泄洪和水位變化情況等；積極開展水情預測預報，提高了泄洪流量計算的準確率、減少閘門啟閉時間，有效利用來水量。汛期，在保證安全度汛的前提下，采用短時錯峰的方法，合理調整庫區水位，力爭做到不棄水少棄水。

3.2 降低單位電能的水耗

3.2.1 提高運行水頭

汛期運行，上游水位能保持較高水位，主要是控制因泄洪上升頂托尾水位，影響有效水頭，合理安排泄洪沖砂方式，有條件時進行尾水河道疏浚，降低尾水位。其他時段運行，通過機組出力調節，保持上游水位或前池水位在高水位，提高有效運行水頭。

3.2.2 減少水頭損失和流量損失

汛期要充分考慮進水口、前池因雜物、垃圾造成堵塞，影響機組進水流量不足，有效水頭損失較大，同時河道來水流量大，流速快形成的水力不平衡還會引起機組水力振動，需要通過進水口、前池部位的攔污設施減少進入引水系統雜物，調整負荷保證設備穩定運行，起到減少水頭損失和流量損失的效果。

3.3 優化機組工況

對于水輪機而言，提高機組效率，應在不同水頭和不同負荷下都能使機組在高效率區運行，要求根據來水及時調整負荷，使機組在高效率區及最優工況下運行，提高發電量。

3.3.1 優化協聯關系

貫流式機組一般采用水輪機導葉、槳葉雙重調節方式，運行時監測機組的擺度和振動值滿足規范要求，通過及時調節導葉槳葉開度，取得最佳協聯配合，保證機組在最優工況下運行。

3.3.2 合理控制水位

設備運行時要做到根據來水及時調整負荷，維持上游運行水位或前池水位在設計工況水位，加強運行監視，保持水位變化幅度控制在20cm內。

3.3.3 靈活調度，節能降耗

優先運行水耗小，機組效率高的設備；合理調整機組間的運行模式，減少輔機設備啟停次數。

3.3.4 及時清污

貫流式機組一般建在河流的主干上，上游河道垃圾多，水流夾帶各種漂浮物聚集在進水口、前池等部位，造成攔污柵前后壓差增大，進水不暢，不僅減低機組的有效出力，同時雜物進入轉輪室加劇設備振動。電站在樞紐進水口設置清污機，隨時進行清污，避免較大的垃圾進入隧洞或渠道；在前池進水口加強攔污柵壓差監視，利用主副柵交替安排清污。

3.4 設備運行措施優化

（1）減少設備組空載時間，提前做好并網準備工作，降低機組空載耗水量。

（2）設備運行要充分考慮水情和網上負荷實際，合理分配來水資源，做到及時開停機。考慮避開機組振動區和空化區的因素，盡可能安排機組高負荷、較優工況下運行，減少耗水率。在多臺機組同時運行時，按照等微增率原則安排機組組合方式，合理分配各機組的負荷容量。

4 結語

提高水電站經濟運行水平是一個系統工程，包括因素多，主要有安全生產、技術管理保證和運行人員素質、責任心等。經濟運行既有通用措施，也有不同機組類型的特殊措施。只有不斷提高電站運行管理水平和技術實力，不斷探索創新，才能有效地提升水電站經濟運行水平，增加發電效益。