＝
＝４×１． （ ． ５７／ ３１ ４×２０） ． ２
＝５ ０ｍ ／ 。 ． ｓ
９ Ｄ ｌｏ ０ ｌｌ ０ ０ ∞
０ １ ０ ｌ２ ０ ０ ０ ｌ ０ １６ ｏ ｌ Ｏ １８ ０ ） ０ ０ Ｉ３ ｏ ｌ４ ０ ｏ ０ ０ ５ ７ ９ ｌ（ Ｑｌ
一
笔者从事 了多年 的电站技术改造工作 ，积累 了 些 实 践 经 验 ，在 这 里 通过 实 例 对 电站水 轮 机 组 增 ２ 水轮机 改造技术方 案的设 计 容改造技术方案 的设计思路和方法进行总结 ，谨与 同行 交 流 。 水 电站 增 容改 造 成功 与 否 ，首 先 在 于水 轮 机 的
Ａ５７ １０新 型转 轮 。 ２— ４
Ｑ 一＝１． ｍ／ ２台机流量则为 Ｑ＝３ ．ｍ／，超 出 ６６ 模型综合特性曲线 ， 如图 １ 。
ｎ １ｄ ｉ） ｌ（ ｍｎ
渠道的过流能力 ， 压力管道的流速也超出经济流速 ，
水力损失增加 ， 故不可取 。 若按增容至 ４ ０ 计 （ ０Ｗ ０ ｋ 假设 取 ８ ％）则 ５ ，
２２ 新 转轮 结构 设计 －
４２ Ｗ ： ４１ｋ
Ｑ ＝Ｐ／ ．１ ／ ／ ９８ Ｈｒ ｒ Ｘ ｒ￣
＝４ ２ ４１／ ． １ ２ ５ × ０ ８ ．４ ９ ８ Ｘ ３ ． ．５ Ｘ ０９
经过对 比新旧转轮几何结构参 数可知 ，新转轮
的导 叶高 度 系数 ｂ ＝０３ ８ 而 Ｈ ２０转轮 的导 叶 高 。 ． ， ７ Ｌ４ 度 系数 ｂ ＝０３５ 这样 ， 转 轮进 水 口高度 比 ＨＬ４ 。 ． ， ６ 新 ２０
许 多小水 电站水轮发 电机组经过多年运行后 ，
更新改造 之机进行增 容 ，通过提高机组 出力增加发 的实际流量 、 净水头等数据资料 ， 复核 电站现有机 组 电量 ， 提高发 电收入 ， 同时又能达到设备技术更新的 的设 计 出力 ， 过 计算 ， 验机 组设 计 出力 与 实 际 出 通 检
关 键 词 ： 电站 ； 容 改 造 ； 轮 选 型 ； 水 增 转 结构 设 计
中图分类号 ：Ｖ ４ Ｔ ７２
文献标识码 ： Ｂ
文章编号： ２ ５ ５ ２ １ ０ — １ ６ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ６ ０ － ３ ６ ２） ６
进行水轮机增容技术改造前 ，首先要掌握电站 普遍存在机组磨损老化严重、 导水机构漏水增加 、 机 第一手确切资料 ， 内容包括 ： 组效率低及 出力下降等 问题 。同时 ，发 电机绝缘老 （） １ 电站现有水轮发电机组机型 、装机容量 、 设 化， 危及到 电站的安全运行 ， 存在着大修或更新改造 计 出力、 实际出力 、 投入运行年份等资料 。通过实地 的要求 。另一方面， 近年来随着 国家加大对水利基础 测 量 获 取 电 站 毛水 头 、 净水 头 、 尾水 高 程 、 道 过 流 渠 设施建设 的投人 ， 也给小水 电站的更新改造 ， 提供 了 能力 、 压力管径 、 导叶开度 与实 际出力 、 承温升等 轴 资金 支 持 。 确切数据 ， 为改造提供依据。 部分水资源条件较好的小水 电站 ，都有借机组 （） ２ 设计出力与实际出力的校核 。 根据实地测量
４０ ０ｋ 压 力 钢 管 过 流 量 为 ｐ＝ １． ／， 速 在 ０ Ｗ， ５７ｍ３ 流 ｓ
率取 ＝ ４％则机组最大出力及流量分别为 ９
＝９８ ｌ ．１Ｑ １ Ｈ Ｄ１
＝９． ８ｌ× １４９× １４ ×３ ５ × ８ ． ． ２ ２． ５％ Ｘ ９ ％ ４
＝
经济流速范围内， 效率较高， 损失较少。
数 、 水 管 异形 部 件 、 积损 失 增 加 以及 磨 擦 阻力 的 尾 容 增加等因素 ， 效率 折 减 ２％ ， 田 ＝８ 取 ， ５％ ， 电机 效 发
折减 ３ 后为 ８ ． ， ％ ５ ５％ 效率较高。 （） ５ 计算分析的结论 。由以上的计算分析可得 ： 选 用 Ａ２—４ ５ ７ １０型转 轮 ， 组 出力 完 全 可 以 达 到 机
日 为额定水头 ， ｍ； 为转轮名义直径 ， ｍ；
Ｑ． 。为单 位 流量 ， ／； ｍ３ ｓ
伽 为水轮机模型效率 ；
仇 为 发 电机效 率 。
考 虑新 旧转 轮 配套 损 失 、转 轮 模 型 与原 型导 叶
修正后效率
ｒｒ ８ ５ ％ ＋ ３ ％ ＝ ８ ５ ％ ． ／ ＝ ５． ８．
１ 电站水 资源条件 的校核
改造 ， 而转轮的选型及配套设计尤为关键。下面以某 电站 的增 容 改造 实 例 ，来 阐述 电站增 容改 造 中水 轮
机转轮的选型设计思路。 该 电站原机组的基本参数如下 ： 水电站进行增容改造 ， 需要具备一定 的条件 ： 电站装 机 两 台 Ｈ ２０ Ｌ一４ Ｌ ４一 Ｊ１０水 轮 发 电机 组 ， 额 首先 ， 丰水期要有较长时间和较大流量 的弃水 ， 即水 资源条件具备 ； 定水 头 ３ ． ｍ， ２ 蜗壳进水 口钢管直径 ２ 额定 流 ５ ．ｍ， ０ ２ ， 额定转速 ３０ ／ｉ， ｍｓ ０ ｍ ｎ 额定功率 ３ ０ ｒ ０ Ｗ。 ２ ｋ 其次 ，增容改造原则上利用电站原有 的水工建 量 １ ３， 电站每年有 约 ５个月 的多余弃水 。转轮 经过 多年 筑及机组的大部份零部件 ，只通过更换能通过较大 转轮叶片背面有少量深约 ５ｎｌ ｌ蜂窝状气蚀。 ＩＴ 流量 的新型高效转轮 ，同时对过流部件进行配套改 运行后 ， 造 ； 电机 则 需 要 更 换 加 大线 径 的定 子 、 子 线 圈 ， ２１ 新转 轮选 型及 水 力计算 分析 发 转 ． （） １ 出力计算。 根据 电站具体情况及已掌握的新 并采用新型绝缘材料 ， 提高发电机 的绝缘等级 ， 以达 到降低投资 、 增加出力的效果 。
换加大线径 的定转子线圈 ，并把绝缘等级提高到 Ｆ 参考文献 ： ［】 Ｉ刘大恺． １ 水轮 机【 ． 京 ： Ｍ］ 北 中国水利水 电出版社 ，９ ７ １９ ． 级， 以满足增容后 电流密度增加 的需要。
般压力管经济流速为 ｌ ３ ５ ｓ若机组增 ， ～ ， ＝ ｍ／
Ａ ２— ５ ５７３ 转轮 综合特性 曲线
图 １ Ａ ２ — ５转 轮 模 型 综 合 特 性 曲线 图 ５７３
容至 ４ ０ 压力管流速在经济流速范围内。 ０ Ｗ， ０ ｋ （） ３ 校核吸出高程 ， 检验气蚀性能 。查 Ａ ２ — ５ ５ ７ ３ 转轮模型综合特性 曲线 ， 可知 ： 气蚀 系数 ６ ｍ＝０ ５ ． ，而 电站实际尾水高程 ＝ ２
按照上述 的改造方案 ，我们完成了广西某水力 选型时 ， 要求新旧转轮的结构参数 ， 流道尺寸尽可能 发 电厂的水轮发电机组增容技术改造 ，更换 了新转 相似 ， 以减少 由于异形部件影响机组 出力 ， 并降低改 轮， 并配套改造导水 机构 ， 更换密封件 ， 改造 调速机 造 风 险。 构 的拐臂 以加 大导 叶 开度 ， 增加 导 叶过水 量 。同 时更
式中 ， ｐ为额 定 流量 ， Ｓ ； ｍ／ ｓ
主轴强度 、 渠道过流能力 、 经济流速及保证估水期机 组还能在较高效率区内运行等综合 因素 ，拟考虑增 容至 ４ ０ ｋ 比较适宜。 ００ Ｗ
推算 Ｐ＝ ０ Ｗ 时的单位流量及效率 ４ ０ ０ ｋ
Ｑ １ ．１ ３ ， ＝８ ． ｌ＝１ ｍ／ 伽 ４ ｓ ５５％，
＝ ６６ｍ３ 。 １ ． ， ｓ
若 取 增 容 到 Ｐ ＝４ ２ １ｋ 则 单 机 流 量 长 了 １ ． ｎｎ 眦 ４ Ｗ， ８２／ ｏ ｌ
１７ ６
Ｅｑ ｉ ｍｅ ｔ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎｏ６， ０ ２ ｎ ｆ ｅｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ２ １ ｉ
通过分析论证后认为 ： 如果在制造转轮时 ， 叶片 分满意。改造结果表明， 我们所选用的改造方案及对 按标准叶片生产 ，但新转轮进水 口高度按 Ｈ ２ ０ Ｌ４ 高 转轮结构参数 的修正是可行的。 度装焊 ，具 体做法是将新转轮叶片与上冠连接段去 除 １． ｍ ８ ｍ的高度 ，即将转轮上冠下拉 １． ｍｎ 保 ３ 结束语 ２ ８ ｌ， ２ 持与 原转 轮 高度 一致 。这样 ， 转轮 的水 力性 能变 化不 大， 流量减少也不明显。 水电站增容改造 ，是一项技术性较强的系统 工 据此思路 ，我们对新转轮 的进水 口高度进行 了 程， 有一定 的投 资风险 ， 需要严谨 、 科学地计算论证 、 局部改动 ， 其他参数都相似 ， 不作修改。 方案 比较 ，而能否正确选择能通过较大流量的水轮 ２３ 改造 效 果 ． 机新型转轮替代原有旧转轮 ， 是改造成功 的关键 。在
８ ｎ ６Ｉ ，
由图可 知 ：
ｐ 】 １ ９ｍ３ ； ｌ＝ ． Ｉ ４ ｓ
伽 ＝８ ４％ ， 取 ＝９ ４％；
效 率修 正
＝１ （－／） Ｄ ｆ Ｄ１ 一 １ ｒｆ ×（ ＾ ＾ ， ）
＝
则有吸出高程
Ｈｓ＝ １ ０一
＝
，９ ０一Ｋ ０
Ｈ
１ （ —０８ ） Ｏ３ １ ） ＝８ ． 一 １ ． ×（ ． ４ ５， ． ４ ７８％；
设想 。但各个 电站具体情况各异 ， 技术方案设计需要 力是否吻合。 如果不一致 ， 还要分析影响差异的原因， 通过实地考查 ， 充分认证计算 ， 并进行方 案的 比较 、 寻找影响机组出力的因素及对增容改造 的影响等 。 同
经 济效 益 的分 析后 得 出的 。
一
时， 通过复核可以检验测量数据是否准确可靠 。
１ —８ ９ ０— １２ × ０ ２ ２ ５ ０ ６／ ０ ． ．５ Ｘ ３ ．
△ ＝８ ． 一８ ７ ８％ ４％ ＝３ ８％ ＞ ３％ ， ．
＝ ＋０．５ ｍ。 １
实取 △ 卵＝３ 。 ％ 则修正后水轮机效率
卵ｒ ８ ＝ ４％ ＋３％ ＝８ ７％ 。
电站机组实 际吸出高程 Ｈ ＝一 ｓ Ｉ ｍ＜＋０１ ， ． ｉ ５ｎ 可知改造后气蚀性能满足要求 ，若制造 时转轮叶片 采用不锈钢材质 ， 则抗气蚀性能更理想。 （） ４ 增容方案选择。 考虑发电机的配套改造以及