鲇魚山水電站3號(hào)機(jī)增容改造

□梅 勇(平頂山市昭平臺(tái)水庫水電站)

一、概述

鲇魚山水電站位于河南省商城縣淮河主要干流之一的灌河上游，系鲇魚山水庫主要配套工程之一。電站于1970年3月開工，1976年第一臺(tái)機(jī)組投運(yùn)，1979年12月4臺(tái)機(jī)組全部完工投產(chǎn)?？傃b機(jī)容量為3×3000kW＋1×1600kW，共10600kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1740萬kW.h，是豫南地區(qū)裝機(jī)容量最大的水電站。電站的投運(yùn)，既增加了水庫管理單位的綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力，又提高了水庫水能資源利用率，在不同的歷史時(shí)期，對(duì)緩解當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電的不足，發(fā)展和繁榮當(dāng)?shù)氐恼?、?jīng)濟(jì)、文化，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)居民生活提供清潔能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用。電站運(yùn)行30多年來，累計(jì)發(fā)電7.5億kW.h，相當(dāng)于替代燃煤火電廠25萬余噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少排放二氧化碳66萬余噸、二氧化硫0.57萬噸及大量粉塵，不但經(jīng)濟(jì)效益可觀，累計(jì)實(shí)現(xiàn)發(fā)電收入1.2億多元，創(chuàng)利稅5300多萬元，還產(chǎn)生了巨大的減排效益。

二、增容技改的緣由

電站經(jīng)過30多年的運(yùn)行，主要設(shè)備已超過了正常使用年限，普遍存在磨蝕、損壞和老化嚴(yán)重、陳舊落后、效率低下等問題，特別是二次控制、保護(hù)回路，時(shí)常發(fā)生拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象。由于多數(shù)是“文革”時(shí)期產(chǎn)品，有的設(shè)備國家已明令淘汰，備品備件已無處購買，給運(yùn)行維護(hù)帶來很大麻煩。水庫經(jīng)兩期除險(xiǎn)加固后，庫容增加了6000萬m3，水頭抬高了1m。為了充分利用鲇魚山水庫的水能資源，提升電站的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，消除設(shè)備的安全隱患。根據(jù)電站實(shí)際情況，利用枯水季節(jié)結(jié)合年度大修，決定對(duì)3#機(jī)組進(jìn)行全面增容技改。

三、增容改造方案的確定及實(shí)施

（一）確定方案

為了選擇適合鲇魚山水電站增容及改造的最優(yōu)方案，我們收集資料，聘請(qǐng)專家、成立組織、科學(xué)論證出切實(shí)可行的技改方案。經(jīng)過檢測(cè)和計(jì)算，確定電站3#機(jī)組增容及改造方案為：輸水管道和機(jī)組土建部分不變，更換水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，更換發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子線圈，改造勵(lì)磁、調(diào)速器及電氣控制、保護(hù)回路，提高自動(dòng)化水平。機(jī)組容量由初裝的3000kW增容至3800kW，實(shí)際按3600kW連續(xù)運(yùn)行。

（二）實(shí)施過程

遵照確定的技改方案，按照思路清晰、目標(biāo)明確、重點(diǎn)突出、措施可靠的原則，以生產(chǎn)辦公室為主，抽調(diào)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參加工程施工，做到分工明確、責(zé)任到位、措施得力。主要改造內(nèi)容為：

1.將原水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪更換為新型號(hào)節(jié)能型不銹鋼轉(zhuǎn)輪，新轉(zhuǎn)輪的葉片、形狀不變，厚度有較大改進(jìn)，以滿足節(jié)能增效要求。機(jī)座為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，由機(jī)座壁、上環(huán)、中環(huán)（2個(gè)）、底環(huán)及固定筋組成，設(shè)計(jì)時(shí)充分注意到機(jī)座的剛度、強(qiáng)度及加工精度。

2.發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子更換。定子鐵心按照“電指DZ27-63《凸極同步發(fā)電機(jī)電磁計(jì)算公式》”，重新進(jìn)行電磁設(shè)計(jì)，充分注意到電站運(yùn)行情況及增容要求，以確定定子鐵心主要參數(shù)，包括沖片材質(zhì)、槽形尺寸、鐵心長度及工藝要求等；定子線圈采用框形疊繞組，每個(gè)線圈6匝，每匝由4-2.65×5.3/3.05×5.61雙玻璃絲包扁銅線組成，采用F級(jí)環(huán)氧粉云母帶連繞性絕緣。線圈在鐵心內(nèi)的直線部分和端部分別包以低阻和高阻半導(dǎo)體玻璃絲帶進(jìn)行防暈處理。防暈層和主絕緣層一次熱壓固化成型。按此設(shè)計(jì)和工藝處理后的定子線圈，均達(dá)到JB3373《大型高壓交流發(fā)電機(jī)組定子絕緣耐壓試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求轉(zhuǎn)子部分經(jīng)計(jì)算在轉(zhuǎn)子其他部件不變的情況下，即磁極鐵心長度、轉(zhuǎn)子支架、轉(zhuǎn)子磁軛不變情況下，只改變轉(zhuǎn)子線圈，就可達(dá)到改造和增容目的。轉(zhuǎn)子線圈采用2.8×3.0扁銅線繞制而成，共42.5匝。

3.調(diào)速器改造。保持原有附屬設(shè)備不變，油路改為一體化控制，電氣部分采用可編程微機(jī)控制，取消了飛擺電機(jī)，采用發(fā)電機(jī)殘壓進(jìn)行調(diào)頻，同時(shí)增加事故時(shí)分段關(guān)閉導(dǎo)葉的方法，以減輕水錘沖擊波。將原半控橋式自復(fù)勵(lì)勵(lì)磁更換為WDL-8002微機(jī)自并激三相全控式可控硅管整流勵(lì)磁。裝置主要由微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、整流可控硅橋、起勵(lì)回路、滅磁回路等組成。將二次控制、保護(hù)、自動(dòng)化回路更新為PLC微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。將相關(guān)附屬設(shè)備更新為節(jié)能型設(shè)備

四、增容技改效果

（一）發(fā)電機(jī)額定參數(shù)見表1

表1 發(fā)電機(jī)額定參數(shù)表

（二）性能指標(biāo)見表2

表2 性能指標(biāo)表

（三）鲇魚山水電站3#機(jī)組經(jīng)過整體增容技改后，單機(jī)容量由3000kW增容至3600kW，在豐水期來水得到充分利用，減少了棄水量，既提高了水能資源的利用率，又提高了電站自身經(jīng)濟(jì)效益，主要體現(xiàn)在：水輪機(jī)出力、效率均明顯改善；調(diào)速器裝置簡單、衛(wèi)生，根據(jù)觸摸屏上直接點(diǎn)擊即可順利完成一系列的開停機(jī)調(diào)節(jié)過程，操作簡便快捷易行、靈敏度高；勵(lì)磁裝置簡單整潔、接線清楚，重要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，也可直接操作，出現(xiàn)故障可通過顯示器直接讀出問題的出現(xiàn)部位，方便了操作和維修人員處理當(dāng)前顯示故障。二次的控制、保護(hù)、自動(dòng)化程序簡潔、方便，均能實(shí)現(xiàn)一鍵開、停機(jī)，減少了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全運(yùn)行的可靠性。

五、結(jié)語

在鲇魚山水電站3#機(jī)組整體增效增容改造過程中，我們十分重視科技創(chuàng)新和新技術(shù)的應(yīng)用工作，積極推廣采用成熟的新設(shè)備、新材料、新工藝和節(jié)能降耗新產(chǎn)品，重點(diǎn)抓好高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的應(yīng)用，微機(jī)監(jiān)控裝置、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等高新成熟技術(shù)成果的應(yīng)用等。經(jīng)過技改后，所有設(shè)備均達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在全廠設(shè)備基本能實(shí)現(xiàn)“四遙”（即遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)），基本能滿足“無人值班、少人值守”的要求。另外還不斷完善運(yùn)行、操作、檢修、調(diào)度規(guī)程，加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全生產(chǎn)調(diào)度管理，力求實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化、信息數(shù)字化，有力地提升了電站的管理水平。通過技術(shù)改造，電站設(shè)備技術(shù)水平大為提高，運(yùn)行可靠性和安全性也得到了保障，設(shè)備故障率大為減少，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為電站其它機(jī)組的技改提供了有力依據(jù)，同時(shí)為電站可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。