巴西大型水電站的更新改造

[巴西]A.F.朱尼爾 等

田 超 譯自英刊《水電與大壩》2009年第 3期

在20世紀(jì)50年代初和 60年代,巴西為建設(shè)互連電網(wǎng)系統(tǒng)修建了許多大型水電站。對(duì)于運(yùn)行了 40多年的水電站來說,由于設(shè)備陳舊,導(dǎo)致運(yùn)行可靠性下降,顯然需要進(jìn)行更新改造,以延長(zhǎng)使用壽命。目前,巴西至少有24000MW水電站需要修復(fù)。

在實(shí)施改造之前,根據(jù)從運(yùn)行維護(hù)人員和運(yùn)行報(bào)告收集的數(shù)據(jù),對(duì)電站的運(yùn)行性能進(jìn)行了分析,也對(duì)目前的與興建時(shí)的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。

根據(jù)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析,并考慮到空化、振動(dòng)、裂縫和損壞的現(xiàn)有數(shù)值,認(rèn)為可以對(duì)水輪機(jī)的功率和效率進(jìn)行優(yōu)化。

通常,在對(duì)電站進(jìn)行更新改造時(shí),也會(huì)對(duì)電站的控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化改造。

1 現(xiàn)代化改造方案

現(xiàn)代化改造方案的主要目標(biāo)是將更新的設(shè)備與數(shù)字式監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)集成,以實(shí)現(xiàn)以下功能目標(biāo):

(1)機(jī)組的自動(dòng)化運(yùn)行;

(2)對(duì)機(jī)組和有關(guān)系統(tǒng),以及變電站和輔助系統(tǒng)實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 更新改造方案

水電站水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的更新改造通常會(huì)涉及到以下方面:

(1)新的水文結(jié)構(gòu)和負(fù)荷曲線,要求新的運(yùn)行方式;

(2)水輪機(jī)空化及其對(duì)維護(hù)費(fèi)用的影響;

(3)發(fā)電機(jī)振動(dòng)檢測(cè)評(píng)估。

3 修復(fù)工程實(shí)例

富爾納斯中央電力公司是巴西最大的公用事業(yè)公司之一,已經(jīng)在下列電站開始實(shí)施其修復(fù)計(jì)算。

3.1 馬斯卡雷尼亞斯 -迪莫拉萊斯電站

電站裝機(jī)容量為 476MW,最初于1957年投入運(yùn)行,10臺(tái)現(xiàn)有機(jī)組中的 4臺(tái)已于2001～2008年得到了完全修復(fù),其他機(jī)組為部分修復(fù)。在修復(fù)改造時(shí),安裝了 4臺(tái)新變壓器,建造了一個(gè)新控制室,裝備了一套新的數(shù)字式控制和保護(hù)系統(tǒng)。此外,更換了所有機(jī)組的電氣和機(jī)械輔助系統(tǒng)。最后,對(duì)345kV變電站進(jìn)行了擴(kuò)容。修復(fù)工程的單價(jià)為 418美元/kW。

3.2 富爾納斯電站

電站裝機(jī)容量為1216MW,于1963年投入運(yùn)行。8臺(tái)機(jī)組中已有6臺(tái)得到完全修復(fù),對(duì)剩余的2臺(tái)將部分更新。更新工作于2004年開始,計(jì)劃于2011年完成。按照修復(fù)計(jì)劃,正在修建一座新控制室,配備一套現(xiàn)代化的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。也將更換輔助設(shè)備。修復(fù)工程的單價(jià)約為127美元/kW。

3.3 巴雷托 -迪卡瓦略電站

電站裝機(jī)容量為1020MW,于1969年竣工。目前的修復(fù)方案是對(duì)所有6臺(tái)機(jī)組進(jìn)行完全修復(fù)。更新工作于2004年開始,計(jì)劃于2011年完成。正在修建一座新控制室和安裝一套現(xiàn)代化的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。對(duì)變電站進(jìn)行現(xiàn)代化改造,還將更換輔助系統(tǒng)。修復(fù)工程的單價(jià)約為127美元/kW。

4 更新范圍

通常從以下幾方面對(duì)各個(gè)修復(fù)工程進(jìn)行更新:

(1)發(fā)電機(jī)重新繞線以改進(jìn)運(yùn)行和可靠性;

(2)對(duì)推力軸承軸瓦和導(dǎo)軸承重新澆注巴氏合金;

(3)安裝自潤(rùn)滑和抗磨導(dǎo)葉襯套;

(4)更換水輪機(jī)軸碳密封;

(5)安裝一套測(cè)量振動(dòng)和溫度的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng);

(6)導(dǎo)葉校準(zhǔn);

(7)更換電力變壓器與廠用變壓器;

(8)更換調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng);

(9)更換廠房的輔助機(jī)械系統(tǒng)(排污、排水、空調(diào)、通風(fēng)、冷卻水和廠用水系統(tǒng));

(10)更新弧形閘門、輪式閘門、門式起重機(jī)和橋式起重機(jī);

(11)更換電信和遠(yuǎn)程保護(hù)系統(tǒng);

(12)將控制和保護(hù)系統(tǒng)更換為現(xiàn)代化的數(shù)字式系統(tǒng);

(13)更換消防系統(tǒng)(水噴霧、CO2和檢測(cè)系統(tǒng))。

富爾納斯公司為修復(fù)工程制定了其自己的基本規(guī)劃框架,并確立了 EPC模式,聘請(qǐng)了由制造商、咨詢公司和承包商組成的財(cái)團(tuán)。標(biāo)書包括所有商業(yè)需求和基本工程,確定發(fā)電機(jī)制造商為該財(cái)團(tuán)的負(fù)責(zé)人。

合同規(guī)定了修復(fù)工程的總造價(jià),并確定了年調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。在富爾納斯公司批準(zhǔn)了每月業(yè)績(jī)?nèi)蝿?wù)的評(píng)估之后,再向財(cái)團(tuán)支付。

因?yàn)椴荒芫_預(yù)見修復(fù)工程所需的額外服務(wù),所以留出了一定數(shù)額的預(yù)備費(fèi),以便應(yīng)付以下可能的情況:

(1)設(shè)施和設(shè)備目前狀況的不確定性;

(2)在公司文件中,可用文件失效,或者在某些情況下不能再得到。

咨詢公司和機(jī)電制造商設(shè)計(jì)的工程標(biāo)準(zhǔn)必須得到富爾納斯公司的批準(zhǔn)。試運(yùn)行由富爾納斯公司執(zhí)行,制造商和咨詢公司提供支持。

咨詢公司的工作范圍為:

(1)批準(zhǔn)由機(jī)電制造商承擔(dān)的設(shè)計(jì);

(2)優(yōu)化施工設(shè)計(jì),包括更新和現(xiàn)代化的土建和機(jī)電文檔;

(3)按照計(jì)劃,設(shè)計(jì)臨時(shí)性設(shè)備,以與新設(shè)備相匹配。

5 結(jié) 語(yǔ)

在實(shí)施更新改造之后,電站的使用壽命會(huì)超過20a,與投資其他發(fā)電項(xiàng)目相比,顯然,實(shí)施電站修復(fù)計(jì)劃是值得的。

根據(jù)以往修復(fù)工程取得的良好結(jié)果,富爾納斯公司已經(jīng)制定了一項(xiàng)計(jì)劃,擬對(duì)下列電站進(jìn)行修復(fù):

(1)馬斯卡雷尼亞斯 -迪莫拉萊斯電站:對(duì)一期中部分修復(fù)的 6臺(tái)發(fā)電機(jī)組(280MW)進(jìn)行二期修復(fù),完成所有機(jī)組的修復(fù)。

(2)富尼爾電站:對(duì)整座電站 3臺(tái)72MW機(jī)組進(jìn)行修復(fù)。

(3)波爾圖哥倫比亞電站:對(duì)整座電站包括 4臺(tái) 80MW發(fā)電機(jī)組進(jìn)行修復(fù)。