淺談將軍廟水電站1#機(jī)組技術(shù)改造

馬書田

（龍巖市將軍廟水電站有限公司，福建 龍巖 364000）

1 電站概況

將軍廟水電站是龍巖市水利投資發(fā)展有限公司所屬的一座國有水電站。電站位于龍巖市新羅區(qū)小池鎮(zhèn)何家陂水庫下游200m處，九龍江北溪雁石溪支流龍門溪上游，屬混合式開發(fā)電站。電站總裝機(jī)容量800+400kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量480萬kW·h。項(xiàng)目物質(zhì)利潤(rùn)可觀，另外，還能夠創(chuàng)造豐厚的社會(huì)效益。電站運(yùn)用的開發(fā)模式是混合型，樞紐項(xiàng)目主要包括升壓站、引水系統(tǒng)、生產(chǎn)車間、大壩。水庫壩址多年平均流量1.57m3/s，壩址以上流域面積43.6km2，主河道長(zhǎng)9.5km，河道平均坡降38.5‰。多年平均徑流量4945萬m2，大壩為拋物線雙曲砌石拱壩，壩頂高程551.50m，正常蓄水位546.00m，相應(yīng)庫容1725萬m3，死水位515.00m，死庫容110萬m3，汛限水位546.00m。防洪高水位549.65m，防洪庫容341萬m3。100年一遇設(shè)計(jì)洪水位549.65m，1000年一遇校核洪水位550.24m，總庫容為2162萬m3，為III等工程，屬中型水庫。本水庫以防洪、供水、發(fā)電、灌溉和改善水環(huán)境為主的水利工程。電站最大水頭61m，額定水頭47.2m，最小水頭27.55m。設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

2 水利機(jī)械設(shè)計(jì)

2.1 水輪發(fā)電機(jī)組及附屬設(shè)備

水電站設(shè)計(jì)1#機(jī)選用的規(guī)格是HLA743-WJ-55的水輪機(jī)，額定出力Pr=846KW，額定流量Qr=2.0m3/s，額定轉(zhuǎn)速nr=1000r/min，最大出力Pmax=940kW，飛逸轉(zhuǎn)動(dòng)速度為每分鐘2100r，水輪機(jī)裝設(shè)高度達(dá)到386.60m，吸出高度-2.675m。

水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFWJ800-6/1180，額定容量為Nr=800kW，額定電壓Ur=0.4kV，額定電流Ir=1443.4A，額定功率因數(shù)cosφ=0.8（滯后），額定效率η=95.5%，頻率50Hz。發(fā)電機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)，通風(fēng)冷卻方式為管道通風(fēng)。

水輪機(jī)蝸殼進(jìn)口配置D941X-1.0 DN800型蝶閥，公稱壓力1.6MPa。水輪機(jī)配置YWT-600-G型蓄能類高油壓調(diào)速器一臺(tái)，運(yùn)行油壓控制在14～16MPa的水平。

水電站設(shè)計(jì)2#機(jī)選擇的型號(hào)為HL855-WJ-48的水輪機(jī)，額定出力Pr=425kW，額定流量Qr=0.995m3/s，額定轉(zhuǎn)速nr=1000r/min，最大出力Pmax=470kW，飛逸轉(zhuǎn)速n=2080r/min，吸出高度-2.92m，水輪機(jī)安裝高程為386.60m。

水輪發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFWJ400-61850，額定容量為Nr=400kW，額定電壓Ur=0.4kV，額定電流Ir=722A，額定功率因數(shù)cosφ=0.8（滯后），額定效率η=95.5%，頻率50Hz。發(fā)電機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)，通風(fēng)冷卻方式為自然冷卻。

水輪機(jī)蝸殼進(jìn)口配置D941X-1.0DN800型蝶閥，公稱壓力1.6MPa。水輪機(jī)配置YWT-600-G型蓄能類高油壓調(diào)速器一臺(tái)，運(yùn)行油壓控制在14～16MPa的水平。

2.2 水利機(jī)械輔助系統(tǒng)

（1）冷卻供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要為主軸密封、水輪機(jī)徑向?qū)лS承油冷卻器、發(fā)電機(jī)推力及徑向軸承供給冷卻水。依據(jù)生產(chǎn)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)，每臺(tái)機(jī)組每小時(shí)的耗水量是15m3。因?yàn)殡娬竟ぷ髌陂g水頭處于較高水平，冷卻水系統(tǒng)運(yùn)用單元自流減壓的模式供給冷卻水。流入水蝶閥之前壓力鋼管設(shè)置2個(gè)取水口，在其周邊設(shè)立穩(wěn)定的攔污柵，且配置壓縮型的空氣吹掃管。壓力水通過智能化的濾水器過濾后，將水供給給所有的用水設(shè)備。智能化的濾水器擁有自行清理的性能。基于機(jī)組冷卻用水的不可忽視的作用，全自動(dòng)濾水器共計(jì)有2套，互相作為備用。具體而言，全自動(dòng)濾水器規(guī)格是ZLSH-80，公稱直徑DN80，每小時(shí)的過流量達(dá)到54m3，公稱壓力PN1.6MPa。

（2）排水系統(tǒng)。①滲漏排水系統(tǒng)。電站滲漏系統(tǒng)運(yùn)用側(cè)面排水的模式，生產(chǎn)車間構(gòu)筑物滲漏水與蝸殼中積累的水依托排水廊道集中到集水井處。集水井上面設(shè)置兩臺(tái)單級(jí)單吸型的離心泵，具體指數(shù)是：N=1.5kW，Q=25m3/h，H=12.5m。集水井中配置了水位傳感器，以對(duì)水泵的啟動(dòng)與停止進(jìn)行管控。②異常應(yīng)急排水。在管路毀壞或者排水泵出現(xiàn)異常等狀況下，為確保第一時(shí)間將水排到外面，額外配備一臺(tái)移動(dòng)型的潛水泵用來應(yīng)急排水，設(shè)計(jì)揚(yáng)程是16m，排水的數(shù)量是每小時(shí)40m3，水泵放置在生產(chǎn)車間進(jìn)水閥層集水井上面。運(yùn)用的時(shí)候，依托軟管和活接頭和排水總管相連。

（3）透平油系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要運(yùn)用在速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)與機(jī)組軸承用油的儲(chǔ)存、供給、排出與處置。因?yàn)殡娬狙b機(jī)容量有限，生產(chǎn)車間布設(shè)空間有限，該系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單配備，僅準(zhǔn)備兩桶170kg的透平油。

（4）氣系統(tǒng)。因?yàn)殡娬靖哂蛪赫{(diào)速器的壓力主要依托蓄能器供給，不用對(duì)中壓氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定，為此只設(shè)定了低壓氣系統(tǒng)，用來給機(jī)組供給氣，并對(duì)供氣系統(tǒng)進(jìn)行修理等。空壓機(jī)室布設(shè)了兩臺(tái)

WF2/8型低壓空壓機(jī)，氣體供給數(shù)量是每分鐘2.0m3，壓力為0.8MPa，互相作為備用。

將軍廟水電站本身規(guī)模較小，水利機(jī)械設(shè)施和普通型的混流機(jī)組大體一樣，讓系統(tǒng)設(shè)置得以優(yōu)化。調(diào)速器運(yùn)用配備有蓄能罐的模式，進(jìn)而讓氣系統(tǒng)得以優(yōu)化，該站僅需設(shè)立一套低壓氣系統(tǒng)。依據(jù)小規(guī)模水電站的特征，一方面，讓性能得以滿足；另一方面，讓項(xiàng)目設(shè)計(jì)得到改善。

①將軍廟水電站1#機(jī)徑向軸承瓦溫改造。

存在的問題：1#機(jī)徑向軸承自安裝到試機(jī)及其后的運(yùn)行過程中，其瓦溫一直不穩(wěn)定且溫度較高，最高達(dá)63.5℃，基本維持在61～63℃運(yùn)行。

處理情況：經(jīng)過多次的軸承與軸的接觸面研磨、配合，均無法較大降低其溫度；對(duì)轉(zhuǎn)輪的泄壓孔進(jìn)行堵塞（分析認(rèn)為，水推力由于泄壓孔的存在，往尾水方向的水推力出現(xiàn)脈動(dòng)，小推力吃力過大，造成小推力瓦溫影響徑向瓦溫），有一定影響，無很大效果，溫度仍然較高，仍維持在58～62℃。

原因分析：a.根據(jù)最初設(shè)計(jì)，軸的尺寸由原來的160改為180；b.軸與軸瓦之間的潤(rùn)滑油流通不夠通暢；c.油箱內(nèi)潤(rùn)滑油的上下層沒有形成對(duì)流，下面的油冷器未取得良好效果。

處理方法：經(jīng)與廠家溝通，其原設(shè)計(jì)也采用水冷瓦制造，類似機(jī)型也存在溫度偏高問題，決定對(duì)其改造，由油冷改為直接水冷，取得良好效果，溫度維持在40～45℃。

②將軍廟水電站1#發(fā)電機(jī)定子溫度過高處理：存在的問題：1#發(fā)電機(jī)自試機(jī)后發(fā)現(xiàn)在環(huán)境溫度較底的情況下，其定子溫度有2個(gè)點(diǎn)超過100℃，其余各點(diǎn)也均在80℃以上。

處理情況：經(jīng)在出風(fēng)口（發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)）裝設(shè)2臺(tái)抽風(fēng)扇，經(jīng)運(yùn)行無明顯效果。

原因分析：a.發(fā)電機(jī)在制造方面存在缺陷；b.發(fā)電機(jī)通風(fēng)結(jié)構(gòu)不合里，排風(fēng)風(fēng)道無固定方向。

處理方法：原計(jì)劃想從發(fā)電機(jī)出風(fēng)口引出抽風(fēng)管道至機(jī)坑外，在管道內(nèi)裝設(shè)抽風(fēng)扇，考慮其方法，制造復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，維護(hù)不方便，未采用此方法；決定對(duì)發(fā)電機(jī)觀察孔的封板鉆許多小孔，加強(qiáng)內(nèi)外氣流暢通，效果明顯，定子溫度穩(wěn)定在80℃以下。

3 結(jié)語

水電站是我國當(dāng)前主要建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，可以緩解生態(tài)環(huán)境壓力以及能源供應(yīng)壓力，轉(zhuǎn)變能源短缺給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的限制，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在水電站建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)水利機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)關(guān)注機(jī)徑向軸承瓦溫改造和發(fā)電機(jī)定子溫度過高問題，分析問題出現(xiàn)的原因，選擇合適的方式進(jìn)行處理。在今后水電站建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)質(zhì)量管理，保證水電站可以充分發(fā)揮其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用。