對晨光電站機電設(shè)備增效擴容改造的分析

張宏冰，高　磊

(1.黑龍江省水利工程建設(shè)監(jiān)理公司，哈爾濱 150001；2.黑龍江省三江工程建設(shè)管理局，哈爾濱 150001)

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對晨光電站機電設(shè)備增效擴容改造的分析

張宏冰1，高磊2

(1.黑龍江省水利工程建設(shè)監(jiān)理公司，哈爾濱 150001；2.黑龍江省三江工程建設(shè)管理局，哈爾濱 150001)

摘要：晨光電站位于牡丹江下游，在黑龍江省依蘭縣境內(nèi)，電站系低水頭渠道引水式電站，始建于1975年。由于機電設(shè)備老化陳舊，運行多年產(chǎn)生諸多問題，文章對這些問題進行了分析并確定了電站與機電設(shè)備增效擴容改造的內(nèi)容與方案，充分外用水量，減少安全隱患，增加發(fā)電效益。

關(guān)鍵詞：晨光電站；機電設(shè)備；增效擴容；改造；分析

1機電設(shè)備存在的主要問題

晨光電站位于牡丹江下游，在黑龍江省依蘭縣境內(nèi)，距離牡丹江與松花江匯合口10 km處，攔河壩以上控制流域面積36 700 km2，多年平均流量為252m3/s。電站系低水頭渠道引水式電站，電站最大水頭7.2m，設(shè)計水頭6.2m、最小水頭4.7m。電站裝機5臺，單機引用流量為53.3 m3/s，單機容量2.5 MW，總裝機容量12.5 MW。電站始建于1975年，投產(chǎn)于1983年。

機電設(shè)備存在的主要問題有：

1)20世紀60年代機電設(shè)備老化陳舊，特別是附屬設(shè)備已經(jīng)買不到配件，維修困難。

2)3臺多油開關(guān)還在工作，用油量大，密封老化，維護費用高。

3)機組絕緣老化，4#、5#機發(fā)電機絕緣已發(fā)黃變脆，隨時都有擊穿的危險，大修時都不能做交直流耐壓試驗,試驗中就有擊穿的可能。

4)水輪機氣蝕嚴重，效率低棄水嚴重。

2電站增效擴容改造主要內(nèi)容

本次電站增效擴容改造工程的主要任務(wù)是針對電站機電設(shè)備存在的問題，作以下的改造：

1)根據(jù)水能專業(yè)對本電站水文條件的重新復(fù)核計算，電站裝機容量5×2.5MW增容到5×3MW，更換水輪機轉(zhuǎn)輪及軸承密封等部件。

2)改造5臺發(fā)電機，將發(fā)電機單機增容到3MW，更換定子鐵芯、定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈、轉(zhuǎn)子其他(轉(zhuǎn)子帶軸等)。

3)更換調(diào)速器、勵磁等輔助設(shè)備。

4)更新維修電站油、水、氣輔助系統(tǒng)。

3機電設(shè)備增效擴容改造

3.1現(xiàn)狀主要機電設(shè)備參數(shù)

現(xiàn)狀主要機電設(shè)備參數(shù)見表1和表2。

表1　現(xiàn)狀水輪機設(shè)備參數(shù)表

表2　現(xiàn)狀發(fā)電機設(shè)備參數(shù)表

3.2設(shè)備現(xiàn)狀情況分析

1)水輪機：①設(shè)備陳舊，均為20世紀60年代產(chǎn)品，設(shè)備零配件無處購置，無法維修更換，機組運行狀態(tài)差；②汽蝕現(xiàn)象嚴重，水輪機工況差，效率低，發(fā)電量低，水能利用率只能達到65%，棄水嚴重；③主軸密封不嚴，有漏水，淹沒水導(dǎo)軸承油盆，威脅到機組安全運行。

2)調(diào)速器：①晨光電廠使用的ST—100機械液壓調(diào)速器，受當時技術(shù)、制造等方面的限制，自身存在著許多缺點，如機械機構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難；②機柜內(nèi)部傳遞杠桿較多，造成死區(qū)較大、不易維修；③油管路明管較多,漏油量大等缺陷；④加之經(jīng)過多年的運行，調(diào)速器的可靠性已大為降低，瞞足不了并網(wǎng)對頻率的要求和佳木斯電網(wǎng)黑啟動電源點的要求，直接影響發(fā)電和安全生產(chǎn)；⑤附屬設(shè)備老化嚴重，其中調(diào)速器漏油最為突出，油壓裝置15 min啟動1次，廠用電損耗大。嚴重影響發(fā)電生產(chǎn)和安全運行。

3)發(fā)電機：①發(fā)電機設(shè)備老化嚴重，均為20世紀60年代產(chǎn)品，已無法購置零配件進行維修更換，無法保證機組安全穩(wěn)定運行；②機組絕緣老化，4#、5#機發(fā)電機絕緣已發(fā)黃變脆，隨時都有擊穿的危險。

4)油、水、氣系統(tǒng)：電站油、水、氣輔助系統(tǒng)管路以及操作閥門年久失修，存在跑冒滴漏現(xiàn)象，輔助系統(tǒng)設(shè)備也長時間運行，性能下降，可靠度低。

3.3水輪機改造

1)增效擴容改造工程主要參數(shù)：水庫水位和尾水位與現(xiàn)狀保持不變，水輪機水頭見表3。

表3　水輪機水頭主要參數(shù)

2)模型轉(zhuǎn)輪選取：國內(nèi)在10m以下水頭段主要使用的軸流轉(zhuǎn)槳模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)見表4。

表4　轉(zhuǎn)輪使用范圍表

通過對3個轉(zhuǎn)輪的對比可見ZZT03轉(zhuǎn)輪最優(yōu)效率是最高的，本次設(shè)計推薦采用ZZT03—43型轉(zhuǎn)輪。

3)水輪機改造方案：考慮電站生產(chǎn)技術(shù)能力并結(jié)合資金情況，確定本次電站水輪機改造方案，更換水輪機轉(zhuǎn)輪及軸承密封等部件，電站改造后水輪機單機出力為3.125MW，裝機5臺。

4)選定水輪機：選定的水輪機主要參數(shù)見表5。

表5　選定的水輪機主要參數(shù)

5)機組吸出高度與安裝高程：①機組現(xiàn)狀安裝高程為94.83m(葉輪中心線)，當2臺機組運行時，流量為107.64 m3/s，對應(yīng)下游尾水位為94.30 m，機組吸出高度為0.53 m(至葉輪中心線)；②本次改造選用轉(zhuǎn)輪允許吸出高度Hs為1 m(至葉輪中心線)，電站機組現(xiàn)狀安裝高程能夠滿足機組穩(wěn)定運行要求。

3.4發(fā)電機增效擴容改造

本次改造選擇更換定子鐵芯、定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈、轉(zhuǎn)子其他(轉(zhuǎn)子帶軸等)，改造后發(fā)電機單機出力3MW，定子、轉(zhuǎn)子繞組全部更換至F級絕緣，提高發(fā)電機效率和保證出力，延長發(fā)電機使用壽命。

本次晨光電站增效擴容改造工程發(fā)電機主要參數(shù)如下：

表6　晨光電站增效擴容改造工程發(fā)電機主要參數(shù)表

3.5輔助設(shè)備改造

1)晨光電站自投產(chǎn)運行至今已近40年，輔助系統(tǒng)設(shè)備老化嚴重，本次改造擬更換調(diào)速器、勵磁裝置、供油裝置、濾油設(shè)備、壓氣機及供排水系統(tǒng)設(shè)備等。

2)電站現(xiàn)有自動化系統(tǒng)標準較低，自動化原件老化嚴重，本次改造擬對自動化系統(tǒng)進行升級，更新自動化原件。

通過對電站機電設(shè)備的更新改造，電站能夠更加充分利用水量，減少安全隱患，增加發(fā)電效益，改造后多年平均年發(fā)電量為7 604 萬 kW·h，與現(xiàn)狀實際發(fā)電量(近10年平均年發(fā)電量5 981 萬 kW·h)相比增加發(fā)電量1632萬kW·h，增幅為27.1%。由此可見，對晨光水電站進行機電設(shè)備的增效擴容改造是十分必要的。

參考文獻：

[1]吳慶波，高磊，孫曉平，等.西溝水電站增效擴容改造技術(shù)的研究[J].黑龍江水利科技，2013，41(03)：53-55.

[作者簡介]張宏冰(1982-)，女，黑龍江海倫人，工程師；高磊(1982-)，男，黑龍江哈爾濱人，高級工程師。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV734

文獻標識碼：B

文章編號：1007-7596(2015)10-0077-02