淺析貫流式機組的經(jīng)濟運行措施

劉 剛，廖書杰

（華能甘肅水電開發(fā)有限公司，甘肅 蘭州730060）

水電站的經(jīng)濟運行，目的是選擇電站的最佳運行方式，在保證電力系統(tǒng)安全的前提下，增加發(fā)電效益。不同類型的水電站，經(jīng)濟運行策略要結(jié)合機組的規(guī)模、布置形式、運行方式、庫容等因素綜合考慮，采取針對性地運行措施。下面我們通過所管理的小型水電站貫流式機組的運行實踐，定性分析采取經(jīng)濟運行的措施。

1 電站基本情況

橫丹水電站為低水頭徑流式小型水電站，安裝2臺單機容量12.5MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，機組的運行水頭在14.5～19m間。引水系統(tǒng)由引水隧洞、引水箱涵、明渠、前池和壓力管道等組成。電站2012年投產(chǎn)后正常運行，流域來水穩(wěn)定，年發(fā)電量和利用小時數(shù)基本維持在設(shè)計水平。2017年后，電站通過采取針對性的運行措施，在機組的穩(wěn)定運行和增加發(fā)電量管理上取得一定的經(jīng)驗。表1是電站2016～2019年發(fā)電量情況，表中可見除了發(fā)電量逐年穩(wěn)步提高外，2016年與2019年運行情況對比，在設(shè)備運行小時提高11.2%的條件下，發(fā)電量同比增加19.9%，說明經(jīng)濟運行措施取得一定的成效。

2 貫流式機組經(jīng)濟運行的思路和特點

2.1 機組經(jīng)濟運行的思路

電站設(shè)備設(shè)施的安全生產(chǎn)是機組經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，設(shè)備的檢修、運維工作質(zhì)量和設(shè)備的健康水平是機組安全運行、經(jīng)濟運行的前提。因此只有在保證安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上追求機組經(jīng)濟運行模式和措施才有實際意義。

小型水電站因為受庫容調(diào)節(jié)能力等條件限制，機組的經(jīng)濟運行措施主要考慮提高有效利用水頭、減少耗水率、機組間負(fù)荷優(yōu)化分配等內(nèi)容。

2.2 貫流式機組的特點

（1）貫流式機組一般采用臥軸水平布置，不設(shè)置蝸殼，使水流直貫轉(zhuǎn)輪，機組布置的主要特點是：①從進(jìn)水到出水方向基本上是軸向貫通，流道平直，過流通道的水力損失少。②具有較高的過流能力和較高的比轉(zhuǎn)速。③機組結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸較小，水力效率較高。

（2）貫流式機組水電站一般庫容較小，通常只有日調(diào)節(jié)能力。機組主要靠大流量來水發(fā)電，適用水頭范圍一般在3～25m內(nèi)。貫流式機組運行特點有：①貫流式機組運行穩(wěn)定，效率高，但是運行輔助設(shè)備多。②貫流式機組的轉(zhuǎn)動慣量較小，動態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)時穩(wěn)定性差，水力振動和機組振動較大。③機組的導(dǎo)葉與漿葉協(xié)聯(lián)關(guān)系對機組運行影響較大，應(yīng)注意及時修正協(xié)聯(lián)曲線，減少非工況協(xié)聯(lián)運行時間。④機組在低水頭運行時，過機流量大、流態(tài)惡劣，汽蝕、壓力脈動等因素引起機組凈水頭變化大，造成機組運行不穩(wěn)定，振動大、噪聲大。⑤水庫泄水和回蓄過程中，應(yīng)減少機組在臨近空化區(qū)運行，保證機組振動擺度符合要求。這些都是貫流式機組特點，在安全運行和經(jīng)濟運行中需要充分考慮的因素。

3 經(jīng)濟運行的影響因素及具體措施

根據(jù)電站近年來的運行實踐經(jīng)驗，對影響電站經(jīng)濟運行的因素采取的應(yīng)對措施，主要考慮有：降低單位電能的水耗率、機組工況優(yōu)化、機組間負(fù)荷合理分配以及設(shè)備運行措施優(yōu)化等方面。

3.1 做好水情預(yù)測

小型電站因調(diào)節(jié)庫容小，自身調(diào)節(jié)能力差。因此要準(zhǔn)確獲取實時有效的水情信息，掌握上游電站設(shè)備運行出力狀況、出庫流量、泄洪和水位變化情況等；積極開展水情預(yù)測預(yù)報，提高了泄洪流量計算的準(zhǔn)確率、減少閘門啟閉時間，有效利用來水量。汛期，在保證安全度汛的前提下，采用短時錯峰的方法，合理調(diào)整庫區(qū)水位，力爭做到不棄水少棄水。

3.2 降低單位電能的水耗

3.2.1 提高運行水頭

汛期運行，上游水位能保持較高水位，主要是控制因泄洪上升頂托尾水位，影響有效水頭，合理安排泄洪沖砂方式，有條件時進(jìn)行尾水河道疏浚，降低尾水位。其他時段運行，通過機組出力調(diào)節(jié)，保持上游水位或前池水位在高水位，提高有效運行水頭。

3.2.2 減少水頭損失和流量損失

汛期要充分考慮進(jìn)水口、前池因雜物、垃圾造成堵塞，影響機組進(jìn)水流量不足，有效水頭損失較大，同時河道來水流量大，流速快形成的水力不平衡還會引起機組水力振動，需要通過進(jìn)水口、前池部位的攔污設(shè)施減少進(jìn)入引水系統(tǒng)雜物，調(diào)整負(fù)荷保證設(shè)備穩(wěn)定運行，起到減少水頭損失和流量損失的效果。

3.3 優(yōu)化機組工況

對于水輪機而言，提高機組效率，應(yīng)在不同水頭和不同負(fù)荷下都能使機組在高效率區(qū)運行，要求根據(jù)來水及時調(diào)整負(fù)荷，使機組在高效率區(qū)及最優(yōu)工況下運行，提高發(fā)電量。

3.3.1 優(yōu)化協(xié)聯(lián)關(guān)系

貫流式機組一般采用水輪機導(dǎo)葉、槳葉雙重調(diào)節(jié)方式，運行時監(jiān)測機組的擺度和振動值滿足規(guī)范要求，通過及時調(diào)節(jié)導(dǎo)葉槳葉開度，取得最佳協(xié)聯(lián)配合，保證機組在最優(yōu)工況下運行。

3.3.2 合理控制水位

設(shè)備運行時要做到根據(jù)來水及時調(diào)整負(fù)荷，維持上游運行水位或前池水位在設(shè)計工況水位，加強運行監(jiān)視，保持水位變化幅度控制在20cm內(nèi)。

3.3.3 靈活調(diào)度，節(jié)能降耗

優(yōu)先運行水耗小，機組效率高的設(shè)備；合理調(diào)整機組間的運行模式，減少輔機設(shè)備啟停次數(shù)。

3.3.4 及時清污

貫流式機組一般建在河流的主干上，上游河道垃圾多，水流夾帶各種漂浮物聚集在進(jìn)水口、前池等部位，造成攔污柵前后壓差增大，進(jìn)水不暢，不僅減低機組的有效出力，同時雜物進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室加劇設(shè)備振動。電站在樞紐進(jìn)水口設(shè)置清污機，隨時進(jìn)行清污，避免較大的垃圾進(jìn)入隧洞或渠道；在前池進(jìn)水口加強攔污柵壓差監(jiān)視，利用主副柵交替安排清污。

3.4 設(shè)備運行措施優(yōu)化

（1）減少設(shè)備組空載時間，提前做好并網(wǎng)準(zhǔn)備工作，降低機組空載耗水量。

（2）設(shè)備運行要充分考慮水情和網(wǎng)上負(fù)荷實際，合理分配來水資源，做到及時開停機?？紤]避開機組振動區(qū)和空化區(qū)的因素，盡可能安排機組高負(fù)荷、較優(yōu)工況下運行，減少耗水率。在多臺機組同時運行時，按照等微增率原則安排機組組合方式，合理分配各機組的負(fù)荷容量。

4 結(jié)語

提高水電站經(jīng)濟運行水平是一個系統(tǒng)工程，包括因素多，主要有安全生產(chǎn)、技術(shù)管理保證和運行人員素質(zhì)、責(zé)任心等。經(jīng)濟運行既有通用措施，也有不同機組類型的特殊措施。只有不斷提高電站運行管理水平和技術(shù)實力，不斷探索創(chuàng)新，才能有效地提升水電站經(jīng)濟運行水平，增加發(fā)電效益。