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(wěn)定發(fā)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(xù)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(shù)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(xiàn)工作效率不高甚至無法正常運行的現(xiàn)象，影響水電站經濟效益提升。為保障小型水電站的安全穩(wěn)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(huán)節(jié)，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(fā)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(wěn)定運行的前提，也是其提升經濟效益的根本。現(xiàn)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(fā)動機組為例，由于其在長期運行過程中出現(xiàn)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(tài)，重點關注其在運行期間出現(xiàn)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(fā)生環(huán)節(jié)，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(fā)現(xiàn)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(guī)避安全生產事故的發(fā)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(yǎng)，水電站設備設施整體狀態(tài)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(qū)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(qū)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(xiàn)一系列問題。比如在引水工程設計時沒有充分利用當?shù)氐匦蔚孛玻派城俺厝萘坎蛔闵踔翛]有設計，引水渠道過小等，遇到汛期，部分水電站引水系統(tǒng)就會出現(xiàn)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(fā)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(fā)揮其應用價值。比如，水輪機容量和發(fā)電機容量兩者需要處于一個相對平衡的狀態(tài)才能夠充分發(fā)揮其效用，如果水輪機容量遠超發(fā)電機容量，就會出現(xiàn)“殺雞用牛刀”之嫌，水電站設計能力難以得到有效發(fā)揮，出現(xiàn)棄水現(xiàn)象；反之，如果水輪機容量太低，則會出現(xiàn)水輪機難以滿足發(fā)電機工作需求，同樣不利于水電站健康發(fā)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(yǎng)，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(fā)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(tǒng)、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(fā)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(tài)不佳。另外，我國在水電站相關制度建設發(fā)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(jiān)督時難以找到相關制度支撐[2]。

3 優(yōu)化小型水電站技改和安全管理途徑

3.1 設備改造

發(fā)電機的調速器與勵磁系統(tǒng)是水電站機電設備的核心，以往我國發(fā)電機調速器大多采取機械液壓型，勵磁系統(tǒng)采用的是半控橋可控硅勵磁系統(tǒng)，這些裝置已經無法滿足新時期電力發(fā)展需求。因此，需要從實際需求出發(fā)，綜合考量多種因素，在控制系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(guī)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(tǒng)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(tǒng)籌規(guī)劃，做到科學合理、客觀有效，確保水輪機容量和發(fā)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(zhí)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(yè)標準化，減少安全事故發(fā)生率。要全面落實安全工作制度，將管理人員現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(tài)[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(huán)節(jié)，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(shù)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(xù)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(fā)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(xiàn)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(fā)展奠定堅實基礎。