水电站增效扩容改造过程中常见问题分析

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　　摘 要：随着我国经济和科技的迅速发展，人们对于生活质量的要求更加严格，为了更好的提升节能减排的成效，水电站的水能资源开发是其中非常重要的一个方面。由于我国大多数水电站在建设初期由于技术含量低且时间悠久，就需要对水电站进行扩容改造，不然很难实现高效节能的要求。当然，在改造过程中也会出现各种各样的实施问题，需要根据不同情况展开分析。本文结合洙津电站，对水电站增效扩容改造中存在的常见问题进行分析讨论，并提出参考性的建议。
　　关键词：水电站；增效扩容；改造；常见问题
　　中图分类号：TV738 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）15-0151-02
　　1 水电站发展现状
　　水电站就是通过集中天然水流的落差而形成的水头，经过水轮机和发电机的运转把集中的水能转化为电能，再经过升压变压器、输电线路成为人们生活中可以用的电。与煤炭发电不同，水力发电是无污染的，而且水作为可再生能源，能够降低运行成本。同时，水电站还具备控制洪水、提供灌溉用水的作用，甚至对旅游业和养殖业都有很大的帮助。
　　我国水电站建设在具备良好发展前景的同时，也存在很多现实问题。早期建设的水电站，特别是小型水电站，由于建设时间久远，早期投入低、起点低，早期技术设备相对落后，长时间运行以后，设备已经陈旧不堪、隐患丛生，出力不断下降、效益低下，急需进行改造。如座落于湖南省湘乡市山枣镇涟水河畔的洙津电站，于1974年6月由湖南省水利工程局编制计划任务书，1975年编制工程概要，1975年10月开始兴建，1978年建成投产，目前累计发电约10亿千瓦时。该电站初建时起点并不低，但与现在的科技水平相比，是差距很大的。而且，在运行了这么长时间以后，现有机电设备普遍磨损、锈蚀、老化，效率下降，大部分设备按现在的标准来衡量，已经属于淘汰产品，已超过使用寿命，故障率高，运行维护成本高，全面更新改造很有必要。
　　增效扩容改造主要是指更新水电站的机电设备以及水工建筑物、机电金属结构等会对水电站产生影响的工程进行改造，从而达到实现水电站综合能效和安全性能的全面提高的目的，能够更加合理的利用水资源，在生态环境安全健康的基础上，实现水资源的高利用率。这也是改变当前水电站开发水资源利用率的最好的途径之一，能为水电行业带来更大的经济效益与社会效益。
　　2 水电站增效扩容改造的原因
　　2.1 能够提高社会安全性能
　　增效扩容改造能够在一定程度上解决水电站在运行中的安全问题，在各个方面提高安全性能。从水电站的运行人员和发电职工的角度看，增效扩容改造能够改善他们的工作条件，并且减轻他们的工作压力和工作强度，一旦水电站的经济效益有所提高，那么职工的经济收入也就得到了保障。从社会公众的角度来看，增效扩容的技术改造能够避免因发电职工失业所带来的社会不稳定，也对防洪、防旱有着重要的作用，保证了水电站的公共安全，减少安全事故。
　　2.2 能够提高水电行业的经济效益
　　水电站在进行增效扩容改造后能够实现机器设备还有其他各个方面的升级更新，机组的能量转换效率将大大提升。在水电站进行改造之后，发电量会实现大幅度的提升，提高了水资源利用率还有机组的运行效率。如洙津电站改造前装机容量为3750kw，改造后装机容量达到4950kw。而发电量的增加相应的也会增加其经济收入，而且在清洁高效的情况下实现了发电经济收入的增加，提高了水电行业的经济效益，也促进了社会的总体经济效益。
　　2.3 能够改善生态环境
　　水资源是一种清洁的可再生的能源，发电站将水能转化为电能不仅不会浪费水资源，而且还能够节省更多的生产成本，减少煤炭、矿石等不可再生资源的使用，对于环境保护来说具有颇多益处。因此，水电站在增效扩容改造后能够进一步提升水资源的利用率，加大电量输出，改善能源的分配结构，能够减轻水电站开发对于生态环境的破坏程度，而且增效扩容改造是建立在不破坏生态环境的基础上进行的，不但不会破坏环境资源，而且对生态环境来说有着长远的益处，能够同时兼顾经济效益与生态环境保护。
　　3 水电站增效扩容改造中所存在的问题
　　水电站的增效扩容改造虽然能够带来巨大的好处，但是也会产生各种问题，影响到水电站的运行效率。以下针对水电站运行的存在问题，提出增效扩容改造中会面临的问题。
　　3.1 水资源的利用率低
　　过去建造的水电站由于当时的设计水平比较低，各种设备都比较欠缺，没有办法达到最好的运行效果，最终导致水轮机组的选型不够恰当，效率基本保持在80%以下，不仅运行损耗严重而且能源利用效率低下。而且当时的经济水平有限，电站装机容量很小，水资源浪费严重。水电站也不能很好的利用汛期流量，只能通过其他方式直接下泻到下游，既是水资源的浪费，也限制了电能的增长。
　　3.2 水能与机组选型不匹配
　　中国不同地区的水文条件都不一样，不同的水文条件对于水电站的建设方法有着很大的影响。因此，在选择机组时也要根据地区的水文条件进行考虑。由于过去经济条件有限，用电量没有现在大，采用的大多是一机一网的形式，所以在机组選型方面没有过于考虑。机组选型不当，造成运行效率不高，就出现水能与机组选型不匹配的情况。这种情况也会导致大量的水被浪费掉。现在随着人们越来越离不开电，这种方式无法满足用电量的现状，水电站的装机容量也需要进一步提升，通过增效扩容实现水电站的水能开发。
　　3.3 环境条件对机组造成影响
　　有的地区由于自身偏远，加上环境条件可能并不是很好，就会对水轮机组的运行产生很大的影响。据调查，因环境条件造成的发电量下降达到15%左右。自然条件会对水轮机组的内部结构、定子或者是转子等结构产生磨损，时间越长，其磨损程度就越严重。因此，自然环境条件对水电站机组的影响是不能忽视的，最终会造成水电站运行成本的提高，不利于经济效益的提高。 　　3.4 存在过多的安全隐患
　　受到过去的设计水平、施工技术的制约，大多数水电站的建设质量并不是很高，加上长年累月的运行没有进行改造升级，其压力管道、引水设施、挡水设施等都会存在老化磨损的现象。一旦天气状况不好，受到暴雨等恶劣天气的影响，水电站很容易发生安全事故。此外，水电站的水轮机的材质较差，经过泥沙的侵蚀很容易发生叶片变形等不良现象，直接导致水电站水能利用下降，甚至连最基本的安全运行都无法保证。
　　4 对水电站增效扩容改造过程中的建议
　　4.1 对老化设备进行更新改造
　　首先是水轮机的改造。转轮是水轮机能量转换的重要部件，水轮机的性能、水能的利用率都与转轮的性能有关系，要根据水电站的级别选择最为合适的机组。如洙津电站的原装水轮机为HL23型水轮机，该款水轮机效率偏低、单位流量低小、空化性能差，后更新改造为XFCJ-35型号，水轮机的额定出力与对应的发电机出力均得到明显提升。
　　其次是电气设备。将原来的电气设备都换成新型的，开关、变压器也要换成最先进的。对于电站的测量和保护可以用新型的计算机监控系统来代替职工，能够及时发现水电站出现的故障和监控实时情况，减少职员的工作强度，保证水电站的安全运行。如洙津电站通过采用计算机监控系统，对于电站的测量和保护更加精准，运行班人员得到了大幅度精减。
　　再者就是调速器。更新后的调速器应具有与计算机监控系统的接点和通信接口。可以改造成YWY—600调速器，它采用了新的理念和技术，能够更好的对水轮机导水叶进行二段关闭，对其拐点还有速度都可以更好的调节。
　　4.2 更换整机设备
　　前面所提到的设备更新是设备的局部更换，由于老水电站在过去对于水文资料的收集不全面，以及经过长久的运行，设备磨损问题很严重，造成水资源的严重浪费。这种情况下，机组局部的配件更换已经无法起到作用，只有通过整机更换才能够解决水电站的问题。在更换整机设备时，要再次收集当地水文条件的资料并进行充分研究分析，选择最适合当地环境的新型水轮发电机组。虽然这样改造成本会有所提高，但是能够让水电站充分的利用水资源，提升机组的运行效率，经济效率随之也就提高，不能够因小失大。
　　4.3 增加水电站容量
　　有的水电站可能存在着有多余水量、平时弃水多、利用汛期弃水发电、调峰运行的情况，就需要进行增容改造。如洙津电站做为渠道引水型电站，在非灌溉期，大量渠水未得到有效利用。增效扩容后，渠水利用效率得到明显提升，非灌溉期渠水基本得到充分利用。这个方面的改造要根据实际情况做出具体分析，设计出最佳的增容方案，才能够有效的利用丰水期的水能，避免水资源浪费的现象出现，保证增容工作给水电站运行效率所带来的好处。
　　4.4 重视水工设施
　　在水工设施中，输水建筑物与水电站有着密不可分的联系，影响极大。水电站尽量使用自流输水的方式，能够减少运行能耗，降低运行成本。这就需要水电站选择一个合适的取水高度，以及合适的引水渠道纵坡，尽可能的将水头损失还有工程量降到最低。提高水工设施的能效，对水电站的能效也有所帮助。
　　4.5 重视后期的维护
　　维护阶段在水电站的增效扩容改造中扮演着十分重要的角色。前期的设备更换等技术层面上的措施是水电站改造的一部分，注重的是改造的功能性问题。在这个阶段结束以后，需要工作人员进行后期的维修养护，初步觀察改造后的运行情况。同时也要安排值班人员定期的对水电站的内部系统还有机组进行维护，在发现问题后要及时进行处理解决，尽可能的延长机组的运行寿命，对机组本身还有经济效益来说都是有益的，在增容改造的后期也要对水轮机组进行综合整改。但是在改造后，往往很多水电站都不愿意再花费过多精力进行后期维护，缺少后期维护阶段，那么增效扩容的改造只会得到事倍功半的效果，不利于机组长远的运行。
　　5 结语
　　综上所述，水电站的增效扩容改造，能够保证水资源的利用率，从而提高水电站的运行效率。随着国民经济的提高，环境资源的问题也越来越突出，实现水电站的增效扩容也是根据当前的实际情况出发而做出的判断。重视水电站对于节能环保的重要性，真正做到清洁能源的使用。在水电站的增效扩容改造中，也需要注意现实问题，做到具体问题具体分析，确保工程安全，促进节能增效。
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