水電站增效擴(kuò)容改造過程中常見問題分析

張發(fā)珍

（甘肅省和政縣水務(wù)局，甘肅和政731200）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大以及人們生活用電需求量的增加，水力發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所承載的負(fù)荷越來越大，為了使發(fā)電機(jī)組能夠進(jìn)一步提高自身的發(fā)電量，滿足人們的日常需求和工業(yè)需要，應(yīng)對水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造，對水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率得到進(jìn)一步提升，也通過對水能資源科學(xué)合理地調(diào)控來提高人們的生活水平。

1 水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時存在的問題

一般來講，水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行受3 個因素影響。一是技術(shù)。水電站的發(fā)電效率主要取決于水電站所具備的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)水平的高低，能量轉(zhuǎn)換過程需要平衡好電能、動能、水能三者之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上能量進(jìn)行高效率轉(zhuǎn)換。一些老水電站在建設(shè)初期受當(dāng)時技術(shù)水平的影響以及水輪機(jī)調(diào)控技術(shù)的限制，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)電的需求，且發(fā)電的及時性也無法達(dá)到現(xiàn)在的發(fā)電運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。所以水電站的水能資源利用效率非常低，導(dǎo)致水能資源被浪費(fèi)，水電站的經(jīng)濟(jì)效益也逐步降低。

二是水電站發(fā)電機(jī)組的選型。每個地區(qū)水文條件存在差異，這就決定了在水電站建設(shè)過程中建設(shè)條件以及施工方案存在差異，選擇發(fā)電機(jī)組時應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要。相匹配的機(jī)組運(yùn)行效率高，而不相匹配的機(jī)組運(yùn)行效率低。老水電站的修建時間比較久遠(yuǎn)，當(dāng)時社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度慢，社會用電量和工業(yè)用電量都不大，電網(wǎng)規(guī)模不大，智能化程度也比較低，基本上是靠人工進(jìn)行維修管理工作。單一的電網(wǎng)格局造成了機(jī)組配置與水電站機(jī)組實(shí)際需要不匹配的現(xiàn)象，導(dǎo)致大量的水能在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中被浪費(fèi)。隨著人們的用電量和工業(yè)用電量不斷增加，這些老舊水電站所具有的裝機(jī)容量與現(xiàn)代社會用電需求之間存在缺口，應(yīng)將水電站裝機(jī)容量進(jìn)一步開發(fā)和利用，使水電站能夠滿足社會用電需求。應(yīng)對水電站裝機(jī)容量進(jìn)行增效擴(kuò)容改造，使其經(jīng)濟(jì)效益和社會價值能夠得到充分發(fā)揮[1]。

三是發(fā)電機(jī)組的日常運(yùn)行狀態(tài)。水輪機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)會對整個水電站的運(yùn)行效率造成影響，因此在水電站運(yùn)行過程中，水力發(fā)電機(jī)組要保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。水力發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和作業(yè)環(huán)境都會對其運(yùn)行狀態(tài)造成影響。如果機(jī)組在高負(fù)荷狀態(tài)下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)組的內(nèi)部零件就會被嚴(yán)重磨損，進(jìn)而降低實(shí)際運(yùn)行效率，也有可能增加設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。此外，一部分能量也會從磨損的機(jī)組中流失，發(fā)電成本提升，發(fā)電站取得的經(jīng)濟(jì)效益降低。

2 水電站增效擴(kuò)容改造過程中的注意事項(xiàng)

2.1 更換局部設(shè)備

目前所使用的發(fā)電機(jī)組大多是以前的舊發(fā)電機(jī)組，其中所包含的很多設(shè)備都已經(jīng)老化。為了有效提升發(fā)電機(jī)組的效率，須更換機(jī)組設(shè)備。水力發(fā)電機(jī)組所耗費(fèi)的資金較多，在其更換過程中花費(fèi)的時間和金錢也較多，因此要科學(xué)合理地更換。要對機(jī)組設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，從中找到有問題的設(shè)備并及時進(jìn)行維修或更換。一般來講，發(fā)電機(jī)組設(shè)備的更換是從轉(zhuǎn)輪開始的。轉(zhuǎn)輪是影響能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件，轉(zhuǎn)輪性能的好壞會直接對機(jī)組的振動造成影響，直接對能量轉(zhuǎn)換的效率造成影響。我國最新的轉(zhuǎn)輪效率比老轉(zhuǎn)輪效率高5%左右。

2.2 更換整機(jī)設(shè)備

對于一些水文資料收集不全面且在實(shí)際運(yùn)行過程中水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的老水電站，需要更換整機(jī)設(shè)備。要對水電站周圍的情況進(jìn)行調(diào)查和研究，重新收集水文資料，根據(jù)水電站周圍的實(shí)際情況對水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行合理配置，使水能資源能夠被充分利用，進(jìn)一步提高水電站的發(fā)電效率[2]。此外，對于一些水電機(jī)組使用時間過長，基本上已經(jīng)超出了使用年限且老化非常嚴(yán)重的水電站，也可以更換整機(jī)設(shè)備。

2.3 其他開發(fā)

為了使水庫容量達(dá)到最佳狀態(tài)，要對水電站的機(jī)組進(jìn)行合理搭配，選擇不同容量的機(jī)組，通過合理搭配使水電站豐水期和枯水期水能進(jìn)行有效調(diào)配，水能資源被有效利用，盡可能減少損耗。發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制水平會對機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。在對水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造后，閉環(huán)控制是控制發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的主要方法，機(jī)組發(fā)出頻率信號會傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，通過控制和調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開合角度的方法來達(dá)到控制功率輸出的目的。

3 結(jié)束語

水電站在經(jīng)過增效擴(kuò)容改造后運(yùn)行效率有所提升，機(jī)組所具備的各方面性能和安全性也得到提升，發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)安全事故的可能性降低，進(jìn)一步排除了不安全因素。同時，對機(jī)組設(shè)備的維修更換降低了其出現(xiàn)故障的概率，延長了機(jī)組發(fā)電設(shè)備的維修周期，水電站的經(jīng)濟(jì)效益和使用價值得到了充分發(fā)揮。