县 xx 电站改造 湖南零陵恒远发电设备有限公司 湖南省 xx县
xx 水电站增效扩容改造工程
机组改造方案
湖南零陵恒远发电设备有限公司
二0一一年十一月六日 一、前言 县 xx 电站改造 湖南零陵恒远发电设备有限公司 2 xx县 xx 电站始建于1976年，自投产以来,机组已运行35年，电站现有装机3×1250KW＋1×1500KW共4台水轮发电机组。由于设备老化，机组实际效率低。当今技术进步促进水轮发电机组效率有较大提高。因此，确定对水轮发电机组进行技术改造。 二、机组增容改造要求 根据电站现有参数，在不改变水轮机转轮直径、导水机构、装机高程等条件下更换水轮机转轮及相关零部件、更换发电机 (F级绝缘)及相关零(部)件,要求1250KW机组增容后额定出力必须达到1575Kw，最大水头时出力达到1650Kw。
三、电站机组方案比较及说明 1、水轮机方案比较 经对国内现有水轮发电机组改造成功机型分析，吸取同水头段混流式水轮机组选型的经验，适合本电站水头的混流式模型转轮有HLD260、HL3689两种型号，对两种转轮选型方案的技术参数与原机组进行比较，两种转轮的水轮机及发电机主要参数如下：
参 数 原方案 方案一 方案二 水轮机型号 HL123-LJ-120 HL3689-LJ-120 HLD260-LJ-120 额定水头Hr(m) 21 21 21 额定流量Qr(m3/S) 7.5 8.56 8.75 额定出力(KW) 1330 1658 1658 额定转速(rpm) 250 250 300 单位转速n′(rpm) 65.47 65.47 78.56 单位流量Q′(m3/S) 1.137 1.297 1.326 额定点模型效率η(%) 90.0 93.2 91.0 效率修正值 +1 +1 +1 额定点真机效率η(%) 91 94.2 92.0 最高模型效率η(%) 91.3 94.1 93.5 转轮重量(t) 0.77 0.86 0.85 水轮机总重量(t) 16.500 17.5 17.5 吸出高度Hs≤(m) 2.5 2.5 2.5 2、机组方案说明： 县 xx 电站改造 湖南零陵恒远发电设备有限公司 3 通过上述两种不同型号不同转速水轮机方案参数的对比可以看出，两种方案都能满足电站发电需求，而且不影响发电效率。所不同的是： 1）、HL3689-LJ-120在额定转速250 r/min运行时，发额定出力1575kW流量为8.56m3/s，效率为94.2%；HLD260-LJ-120在额定转速300 r/min运行时，发额定出力1575kW流量为8.75m3/s，效率为92.0%。HL3689转轮是专为改造HL123转轮研制的一个最优秀的转轮，在额定转速250r/min运行，水轮机额定点的效率为94.2%，比HLD260的额定点高2%，因此发同样的电量少要0.19m3/s的流量，对电站经济运行效益来说少用0.19m3/s的流量会多发很多电能。 2）HL3689-LJ-120在额定转速250r/min运行，空化系数σ=0.185, HLD260在额定转速300r/min运行，空化系数相σ=0.19，在现有的已经定形的流道及安装情况下，无法改善转轮的空蚀性能，转轮的检修周期长短，是以空化系数的大小来决定的，空化系数大检修短，空化系数小，检修周期长，也就是说HLD260的检修次数多，而HL3689检修次数要少一些，检修期间必定要少发许多电能；转轮检修周期长，可以多发电，为电站创造更高经济效益。 经我公司多年的类似机组生产经验，再加使用机组的电站多年运行验证，HL3689在额定转速为250 r/min的机组是安全、高效、可靠的。我公司在考虑完全满足电站发电需求的同时兼顾电站经济效益，多创收，故为贵电站推荐选用HL3689额定转速250r/min的机型为电站改造机型。
3、发电机方案比较 根据电站提供的相关数据，我们作了电磁方案计算，各方案电磁参数见下表：
序号 名 称 单 位 原方案 TSL260/42-24 方案一 增容运行方案 SF1575-24/2600 方案二 增容运行方案 SF1575-20/2600 1 输出有功PN kW 1250 1575 1575 2 额定电压UN V 6300 6300 6300 3 额定电流IN A 143.2 180.4 180.4 4 功率因数cosΦ 0.8 0.8 0.8 县 xx 电站改造 湖南零陵恒远发电设备有限公司 4 序号 名 称 单 位 原方案 TSL260/42-24 方案一 增容运行方案 SF1575-24/2600 方案二 增容运行方案 SF1575-20/2600 5 额定转速Nn r/min 250 250 300 6 定子线规 443.443.21.41.2 42.58.29.45.2 41.559.275.424.2
7 定子铜线截面积Fcu1 mm2 33 46.8 41.12 8 定子电流密度J1 A/mm2 4.34 3.92 4.06 9 线负荷AS A/cm 387 402 402 10 热负荷ASJ 1471 1573 1791 11 转子线规 3.8×15.6 2.5×20 2.5×20 12 转子线圈有效匝数 32.5 51.5 51.5 13 励磁电压 V 108.5 134 140 14 励磁电流 A 263 210 216 15 计算效率η % 93.5 95.4 95.3 16 短路比fk0 1.092 1.01 1.01 17 定子平均温升 K 46 52 49 18 转子平均温升 K 56 50 51
四、机组增容改造内容及要求 1、水轮机改造内容及要求 1.1更换水轮机转轮： 根据电站现有的技术参数，为提高水轮机的出力，经综合计算、分析和比较，把原水轮机HL123型转轮更换为新型的HL3689转轮。转轮材质采用铸钢ZG20SiMn或ZG06Cr16Ni5Mo不锈钢，叶片采用数控机床加工。 1.2 更换水轮机主轴密封： 更换主轴密封,达到理想的密封效果。 1.3 水轮机导叶修复，更新导叶轴套： 县 xx 电站改造 湖南零陵恒远发电设备有限公司 5 水轮机导叶修复，更新导叶轴套，满足开度要求及关闭密封性。 1.4 更换调速轴上的双臂、推拉杆 因流量增加，导叶开口增大，调速轴上的双臂、推拉杆必须更换； 1.5 水轮机自动化元件按微机监控配置； 1.6 其他在机组拆机过程中需要更换的零件。
2、发电机改造内容及要求 2.1发电机改造方案一(发电机转速不变，为250 r/min) 2.1.1更换发电机定子线圈及相关零件，采用F级绝缘，增加铜线截面，提高发电机容量；满足机组额定出力1575Kw( 最大水头时出力达到1650Kw)的要求。 2.1.2更换发电机转子线圈及相关零件，采用F级绝缘，满足机组额定出力1575Kw( 最大水头时出力达到1650Kw)的要求。 2.1.3发电机自动化元件按微机监控配置。 2.1.4 其他在机组拆机过程中需要更换的零件。
2.1发电机改造方案二(发电机转速改变，为300 r/min) 2.1.1更换发电机定子线圈及相关零件，采用F级绝缘，增加铜线截面，提高发电机容量；满足机组额定出力1575Kw( 最大水头时出力达到1650Kw)的要求。 2.1.2更换发电机转子装配整个部件，主要包括磁极线圈、磁极铁芯、磁轭、主轴,满足机组额定出力1575Kw( 最大水头时出力达到1650Kw)的要求。 2.1.3 发电机自动化元件按微机监控配置。 2.1.4 其他在机组拆机过程中需要更换的零件。
五、合同供货范围及报价： 县 xx 电站改造 湖南零陵恒远发电设备有限公司
6 本合同供货范围为水轮发电机组及成套附属设备：
六、生产周期 生产周期约为 个月
七、机组改造论证的问题 1、渠道最大过流量究竟是 平时一般过流量为 . 2、由于引水压力管道为钢筋混凝土制造，管内流速最高不能大于4m/s，超过4m/s管路水力损失会增加许多； 3、装机容量为6300KW，额定水头为21米时，发额定出力1575KW，单机流量为8.7m3/s，总流量为34.8m3/s，是否能达到该要求，当额定水头为20.5米时，单机流量为9.211m3/s，总流量为36.844m3/s,渠道是否能过得了这么多流量；
4、电站对相关的电器、控制保护设备进行论证，以满足机组增容的技术要求 八、其他 1、增容改造后机组的振动、噪音、温升应达到国家有关标准。 2、电站提供改造机组水轮机总装图、发电机总装图及其他相关的图纸。
序号 产 品 名 称 型 号 规 格 数量 方案一 价格 方案二 价格 备 注
1 水轮机 见改造内容
2 进水蝶阀 D941X-6/DN1750 伸缩节 DN1750 3 调速器 YWT-1800 4 发电机 见改造方案一、二 5 励磁装置 WKL1-P 6 机组自动化元件 按微机监控配置 7 备品备件 详见附件1 8 技术协调会费用 9 设备安装费