小型水電站設備技術改造與安全管理

曹秋蓮

（湖南省衡山縣紅旗水電管理所，湖南衡山 421300）

隨著我國經濟高速穩定發展以及生活水平不斷提高，人們對于電力能源的需求量持續走高，因此，很有必要加強電力能源管理，提高電力能源利用率。當前我國小型水電站數量增長很快，已經逐步成長為電力能源提供隊伍中不容小覷的力量。但是由于一些小型水電站在長期運行過程中，設備老化、磨損問題嚴重，出現工作效率不高甚至無法正常運行的現象，影響水電站經濟效益提升。為保障小型水電站的安全穩定運行，有必要對一些磨損、老化嚴重的設備設施加以技術改造，保障其正常運行，達到降低運行成本、提升經濟效益的目的。

1 小型水電站進行設備技術改造的意義

設備管理需要覆蓋從設備購買進廠到設備退役報廢整個生命周期，做好設備管理工作是水電站生產安全的基礎。在小型水電站施工建設時，機電設備管理是否到位，直接影響到水電站工程能否順暢開展。水電站機電設備管理包含機電設備選型、采購、驗貨、維保、檢修以及報廢等多個環節，對水電站機電設備進行有效管理能夠確保機電設備充分發揮自身性能，保障水電站電力生產安全，同時，對于降低水電站運行成本、提升經濟效益也有積極作用。對于小型水電站而言，機電設備管理的重中之重是確保機電設備運行安全，這是小型水電站能夠安全穩定運行的前提，也是其提升經濟效益的根本。現階段，水電站工程建設經常面臨機電設備安全性不足、耐久性不夠、兼容性不好、功能性不強等諸多問題，既影響了水電站建設質量又影響了水電站經濟效益。

以小型水電站的水輪發動機組為例，由于其在長期運行過程中出現附屬設備老化、工作效率低下、故障率增加等一系列問題，導致其運行安全可靠性大打折扣。因此，很有必要加強小型水電站機電設備管理，掌握其實際運行狀態，重點關注其在運行期間出現的各種事件，實時查看設備設施運行記錄，明晰安全隱患易發生環節，采取有針對性的措施予以解決，保障小型水電站可靠運行。如果發現小型水電站在日常運行過程中存在嚴重安全隱患，必須進行限期技術改造，有效規避安全生產事故的發生[1]。

2 小型水電站機電設備及安全管理存在的主要問題

2.1 設備設施落后

很多小型水電站建設時間久遠，在建造時技術標準不高，加上長期缺乏維護保養，水電站設備設施整體狀態不佳，控制精準度不夠、兼容性不好，給水電站設備正常運行造成了阻礙。同時，一些水電站在建設時沒有做好水文地質勘察工作，造成流量和水頭降低，影響到機組設備生產運行效率。另外，一些偏遠地區在小型水電站建設方面資金投入不足，在設備采購上無法引進先進設備，加上日常維護不足，設備設施帶病工作與超負荷工作現象嚴重，設備設施損耗問題突出，嚴重影響其使用壽命。以湖南衡陽紅旗水電管理所為例，該所位于祝融峰的北側，建成于20世紀70年代，有兩個水庫，三個梯級發電站，水庫蓄水來自祝融峰，渠道總長10km，沿石壁砌成，經過幾十年的運行，發電站電氣設備年久老化，配套設備更新不及時，存在各種安全隱患。

2.2 基礎設施不夠完善

一些小型水電站在建設之初，國家只撥付了必要設備采購所需資金，其他基礎設施建設資金大多由地方自籌，對于資金匱乏的偏遠地區來說，只有犧牲基礎設施建設來保障主要設備設施的正常運轉，導致出現一系列問題。比如在引水工程設計時沒有充分利用當地地形地貌，排沙前池容量不足甚至沒有設計，引水渠道過小等，遇到汛期，部分水電站引水系統就會出現被淤泥、雜草或石塊堵塞的情況，減少了水電站進水量，降低了水電站發電量。

2.3 配套設計不夠科學

小型水電站的配套設計存在匹配度不夠的問題，造成水電站設備在實際工作時相互配合不夠，降低設備工作效率，難以發揮其應用價值。比如，水輪機容量和發電機容量兩者需要處于一個相對平衡的狀態才能夠充分發揮其效用，如果水輪機容量遠超發電機容量，就會出現“殺雞用牛刀”之嫌，水電站設計能力難以得到有效發揮，出現棄水現象；反之，如果水輪機容量太低，則會出現水輪機難以滿足發電機工作需求，同樣不利于水電站健康發展。

2.4 技改工程安全管理體系不夠完善

許多小型水電站地處偏僻，所能夠得到的關注有限，在實際運行過程中，水電站管理層大多會追求經濟效益而忽視設備日常維護保養，導致許多設備帶病運轉，通常是不壞不修，真正到了非修不可時，會給水電站造成更大經濟損失，而且會增加設備設施維保費用。同時，許多小型水電站設備采取的技術已經無法滿足水電站發展需求，但是由于其自身實力所限，相關管理人員對于技術更新重視不夠，還是沿用傳統、陳舊的技術，阻礙了新技術在水電站上的應用，制約了水電站發展。與之相對應的，由于小型水電站無法獲得充足資金支持，造成設備維保無法有效組織進行，設備運行狀態不佳。另外，我國在水電站相關制度建設發展存在不足，尤其是內控制度建設相對滯后，導致在管理和監督時難以找到相關制度支撐[2]。

3 優化小型水電站技改和安全管理途徑

3.1 設備改造

發電機的調速器與勵磁系統是水電站機電設備的核心，以往我國發電機調速器大多采取機械液壓型，勵磁系統采用的是半控橋可控硅勵磁系統，這些裝置已經無法滿足新時期電力發展需求。因此，需要從實際需求出發，綜合考量多種因素，在控制系統和自動化程度上予以加強，將調速器改造升級為計算機控制或高壓惰性氣體儲能式，將勵磁系統升級改造為雙通道計算機控制模式。

小型水電站設備技術改造時，要重點關注以下幾個方面的工作。在設備采購時要注意生產廠家的選擇，盡可能挑選產品質量安全可靠、技術含量高的生產廠家。在設備控制方面，要做好設備自動化控制方面的設計，針對設備運行時的額定電壓及單機容量制定有效解決措施，使水電站機電設備性能可以滿足生產需求。在設備自動化上下足功夫，有效減少管理人員工作強度。

3.2 完善基礎設施

當前，制約小型水電站發展最為關鍵的一點就是基礎設施完善性不足。在進行小型水電站技術改造工作時，一定要弄清楚水電站所處地理位置，做好相關規劃設計。對前池容量進行合理擴容，對無前池的進行新建。要增強排污清淤能力，在引水系統前端加設攔污裝置，確保汛期有效應對泥沙等雜物。在設備選型上，要盡量選用耐磨性較好的設備設施。在具體改造時，要堅持因地制宜原則，將資金用在刀刃上。

3.3 促使機械設施配套化

水電站能否順利運轉需要不同設備設施之間配合默契，在實際技術改造時要重點關注不同設備設施之間的配合有效度，為水電站設備高效運轉奠定基礎。要對水電站設備進行統籌規劃，做到科學合理、客觀有效，確保水輪機容量和發電機容量高度匹配。在具體技改操作時，要制定細化、量化、可操作性強的實施方案，嚴格按照國家相關標準來執行，確保施工質量，同時，要做好新舊設備的無縫連接，提升機械設備利用率，盡量降低技改工程成本。待施工完成后，要進行試運行處理，記錄好設備工作運行參數并進行深入分析。

3.4 完善技改安全管理體系

在進行小型水電站設備技改工程時，一定要做好相關安全管理工作。要對設備技改安全性進行全面分析，相關人員要深入施工現場開展實地勘察，認真分析在施工過程中可能遇到的各類安全問題，并制定相應解決措施，最終形成完善的安全管理工作方案，確保技改工程施工安全。要重點做好施工現場安全管理，要充分利用施工宣傳欄、廣播等方式方法，大力宣揚安全施工，著力提升施工人員安全意識，促使施工作業標準化，減少安全事故發生率。要全面落實安全工作制度，將管理人員現場督察制度、工作制度等相關制度上墻，成立專門督查小組，進行定期不定期的安全檢查，發現存在安全隱患及時整改。全面落實風險雙控體系建設，把安全管理責任落實到崗到人，將安全隱患消除在萌芽狀態[3]。

進行技改工程改造時，要采取關停施工或邊改邊運行的模式。要高度重視竣工驗收環節，科學、客觀評估改造效果，如果水輪機的單機容量超過5MW，應當做好技改前后設備性能指標對比。為確保技改工程質量，在試生產運行前要做好機組驗收工作，確定機組運行沒有問題后方可開展試運行工作。對于分期改造的技改工程，要做到每一期改造完成后立即進行啟動驗收，確定沒有任何問題后，及時進行生產試運行操作。在驗收時，竣工驗收委員要認真檢查新增建筑及設備的運行狀況，及時開展機組開停機機帶負荷試驗，對于重要設備性能參數要進行全方位檢查，待所有檢查確認無誤后，竣工驗收委員會要在竣工驗收鑒定書上簽字并加蓋公章，然后向生產單位進行移交，移交手續需在15個工作日內完成。

綜上所述，我國小型水電站為我國電力資源發展起到積極作用，但是由于多種因素影響，小型水電站生產運行出現不少問題，亟待進行技術改造。在小型水電站技改工程建設中，要著力做好設備改造、完善基礎設施、促使機械設施配套化、完善技改安全管理體系等各項工作，為小型水電站健康長遠發展奠定堅實基礎。