文档介绍：我国中小型水电站水轮机转轮
改型设计的必要性和可行性
中小型水电站水轮机转轮改型设计的必要性和可行性
[摘要]:中小型水电站技术改造是水电事业发展的重要组成部分,本文通过对我国中小型水电站发展现状的论述,分析了在中小型水电站技术改造中水轮机转轮改型设计的必要性和可行性,并介绍了当前水轮机转轮设计、测试和制造方面的新技术。 
[关键词]:中小型水电站 水轮机转轮 改型设计 
一、我国中小型水电站的发展现状分析
建国以来,我国水电建设取得了巨大成就,据统计我国常规水电装机容量已达到7700×104kW,其中,×104余座,拥有机组7×104余台,总装机容量达2020×104kW,有近一半为50~60年代制造的设备[1]。由于当时条件限制,这些电站的水轮机多数是应用前苏联40~50年代的技术,制造技术落后,效率较低,过流能力差,总的能量指标偏低。加上大部分国产机组生产于特殊年代,不按电厂各种条件而硬性套用定型图纸,或仅按模型试验的特定角度硬性规定设计,致使原来水力效率不高的转轮又偏离了高效率区。还有性能指标较低,如高效区狭小、振动区范围大、空化性能差等,对机组的安全稳定运行产生了严重的影响,很大程度上降低了电站设备的运行管理水平和效益。
另外,由于大部分电站已运行了三四十年,机组设备在性能和结构方面都已陈旧、事故增多、检修频繁。长期运行已使过流部件磨损,特别是转轮、导叶等部件由于空蚀和磨损,叶型遭到破坏,间隙增加而使效率下降。根据国外有关资料介绍,效率下降约为2%。特别是有些电站或由于当年是套用机组,或由于电站参数发生变化,使机组长期在低效率下运行,浪费能源,亟待早日解决。与此形成鲜明对比的是,近年来,随着的不断提高,电力负荷峰谷差愈来愈大,增大中小型电厂在电网系统中的调峰、调频能力也愈显重要。而电力系统越来越多地要求水电机组特别是中小型水电机组担负调峰、调频和事故备用任务,这样就增加了机组启动、停机次数,致使水轮机部件动载荷增加,运行条件变得苛刻,对那些设备陈旧的老电站,担负这样任务显然力不从心。同时,近几年大电网对地方电网实行峰谷差价和峰电超计划加价政策,让电网中调节性能较好的水电站实行顶峰发电,多发电必将会显著提高地方电网的负荷率和经济效益。
二、水轮机转轮改型的必要性和可行性
1、水轮机转轮改型的必要性
从我国水电事业的发展现状来看,大批水电站存在的主要问题及产生的严重后果主要是长期以来水轮机转轮的设计制造与使用条件相脱节,主要表现在下面几个方面:
(1)水轮机转轮效率低。水轮机效率是水轮机性能的重要指标,据统计从50年代至今,水轮机效率每10年提高一个百分点,我国有一大批机组水轮机转轮系国内50、60年代产品,与90年代国内外先进转轮相比,差距很大,真机效率约低2%~5%以上。造成可利用能源的巨大浪费。
(2)水轮机与水轮发电机选型不合理。“六五”以前安装的水轮发电机组,由于设计条件限制,有些电站选择水轮机与发电机偏于保守,使水能不能充分利用,有些电站选择水轮机与发电机容量匹配不当,从而大大限制了机组出力。
(3)水轮机运行可靠性差。水轮机受当时设计、制造水平限制,水轮机抗空化、抗磨损、抗振动性能差,经几十年运行,一些机组空化、磨损、振动严重,运行条件恶劣、