摘要：隨著工程建設步伐的加快，水庫壩后電站建設也是越來越多，其中電站機組技術改造工程也是越來越受重視，本文結合工程實例，對電站機組技術改造進行流程性分析，供同類工程參考。

　　關鍵詞：電站;機組;改造

　　Abstract: with the quickening pace of engineering construction, reservoir dam construction is also more and more power stations, power station unit of the technical renovation engineering is also more and more valued and combining with the practical engineering, the power station unit technology reconstruction process analysis, for similar projects.

　　Keywords: power station; Unit; transformation

　　1工程概況

　　經審批，江門市錦江水庫壩后電站機組通過技術改造將總裝機容量由原先的3×6500kW 增加至3×7150kw，同時對調速器、勵磁系統等相關裝置進行技術改造。機組技術改造工程要分步實施：首先對#3 機組進行技術改造(已完成)，接著對第二臺機組(#1 機組)進行技術改造(已完成)。本次對電站最后一臺機組(即#2 機組)進行技術改造。

　　2 水輪機及其附屬設備改造

　　2.1 最優單位轉速n10/及其限制工況下單位流量Q1/

　　原HL702-LJ-140 型水輪機的最優單位轉速n10/=70r/min，機組在n=375r/min 下運行，就錦江水庫壩后電站而言，只有當庫水位達98.0m 左右時，才能對應水輪機的最優效率。而錦江水庫設計洪水位為96.3m，校核洪水位98.35m，所以，應該根據電站的具體情況更換新型號轉輪。本次技術改造發電機增容10%，且#2 號機組額定水頭從Hr=50.5m 降至Hr=47.75m。若水輪機額定效率不變，則水輪機過流能力(相同水頭下)提高16.3%。考慮到水輪機額定效率稍有提高，所以，對#2 水輪機過流能力要求提高15.0%(與#3 機組相同， #1 機過流能力增加18.7%)。

　　2.2 水輪機的工作水頭范圍和強度核算

　　錦江水庫發電死水位75.2m，正常蓄水水位95.0 m，壩后電站水輪機相應的最小水頭33.5m，最大水頭53.5m，如果考慮邊泄洪邊發電，最大可能水頭為56.0m。水頭變幅比較大。在最小水頭和最大水頭范圍內，要求水輪機在相應水頭下機組功率的45%～100%范圍內穩定運行。為此，機組改造采用“X葉片”類型的新轉輪。

　　2.3 水輪機的效率修正

　　招標文件要求：改造完成后，水輪機最優工況點效率達到ηM.max≥93.6%，加權平均效率與HL702 新轉輪比較，提高幅度(對#2 水輪機而言)應達到4.5 個百分點。

　　錦江電站當時水輪機流道(除轉輪外)的加工制造工藝水平較低，且經過三十多年的長期運行，由于磨損、銹蝕等而產生的缺陷將對JF2528-LJ-140 轉輪的效率造成不利影響，其對效率的影響可按-0.8%考慮。綜合上述兩個方面因素的影響，JF2528-LJ-140 轉輪效率修正值Δη=+0.3%。

　　2.4 水輪機的尾水管補氣

　　為確保在水庫泄洪使尾水位升高時水流不會通過大軸中心孔反向冒出，借鑒前2 組機組改造經驗，決定取消大軸中心孔補氣，只采用尾水管短管補氣。

　　2.5 水輪機的飛逸轉速

　　水輪機的單位飛逸轉速n/1f 隨最優單位轉速n/10 的升高而升高。HL702型轉輪的n/

　　10=70r/min，相應的n/1f=133 r/min。新轉輪按10' n =78r/min 設計，則要求n 1 f≤147r/min 是合理的。原發電機飛逸轉速為785r/min，改造后核算其飛逸轉速仍為785r/min(后述)，即安全。

　　2.6 導水機構的改造

　　#2 機組導葉最大開度保持不變，#2 機組導葉開度為a0=172mm。導葉更換成不銹鋼導葉，配套更換導葉套筒和底環導葉軸套，將原導葉、頂蓋、底環的止水膠條密封更換成剛性密封結構，確保上、中、下三軸套的同心度、垂直度和導水葉各部位的密封良好。

　　3.8 水輪機主軸密封改造

　　根據規范將原石黑盤根密封改造為用冷卻水壓配П 型橡膠圓環密封,確保止水效果滿足要求。

　　3 發電機及其附屬設備改造

　　3.1 發電機電磁計算

　　(1)原發電機電磁參數的復核

　　原發電機要發出8125kVA 視在容量需要勵磁電壓142.40V、勵磁電流426.82A。而原運行規程標寫勵磁電壓137.5V、勵磁電流400A。即勵磁容量欠10.5%，所以原發電機無功不足。影響無功不足的另一原因是實際氣隙平均值大于13.5mm，部分氣隙實測值為14mm。

　　(2)發電機增容10%的已完成的定子線圈

　　1998 年6 月洪水事故后，在更換發電機定子線圈時已決定發電機增容10%。定子線規(mm×mm)從1.68×6.9 變為2×1.7，定子絕緣等級從B 級變為F 級。

　　(3)發電機增容10%的轉子線圈方案

　　本設計以勵磁電流增加為主，轉子線圈匝數增加為次。隨著科學技術進步，現在轉子線圈匝間絕緣可由原來的0.4mm 厚，下降至0.3mm 厚(即墊以0.1mm 厚的苯二酚玻璃坯布3 層)，因此原來極身高度尚有富余，所以在原有基礎上可增加一匝，即由原來的52.5匝增加至53.5匝。由于以勵磁電流增加為主，為確保轉子溫升值能夠下降，所以增大轉子線規的截面，由原來的3.53×35 改變為3.53×45。磁極絕緣設計由原來的B級變為F級。

　　(4)增容后發電機電磁參數計算

　　短路比是根據電站輸電距離，負荷變化情況等因素提出(要求)的。短路比大，可提高發電機在系統運行的靜態穩定。水輪發電機的短路比一般為0.9～1.3,標準值為1.1。原發電機短路比設計值為1.118，與標準值1.1 很接近。本次2#機組技術改造按氣隙13.5mm，計算短路比為1.016，此計算結果與1#、3#機組的一致。適當減小氣隙以實現增發小部分無功的目標是可行的。最終確定氣隙為13.0mm，并復算短路比為0.98。

　　根據發電機結構尺寸進行電磁參數計算結果：增容后發電機要發8938kVA 視在容量需要勵磁電壓117.53V、勵磁電流441.36A，短路比0.98。增容后發電機定子和轉子各部位的溫升值都低于原發電機。

　　3.2 轉子直流電阻和磁極線圈

　　招標文件要求轉子直流電阻為0.24,(75℃)。但借鑒1#、3#機組的改造經驗，中標人仍以轉子直流電阻值0.2262,(75℃)作響應，完全可滿足招標文件的要求。

　　3.3 磁極托板

　　原磁極托板材料為10mm 厚酚醛絕緣板，新磁極托板材料為10mm 厚3240 環氧玻璃坯布板。由于接頭片尺寸變化，相應其缺口(槽)尺寸也變化。

　　3.4 發電機轉子風葉改造

　　本發電機增容后需要通風量為8.54 m3/s。3#機只改造下風扇，計算得通風量為9.41 m3/s，運行效果認為欠佳。2#機上下風扇都改造，計算得通風量為9.967 m3/s，能滿足增容后風量要求。本改造采用經優化的新弧形斗式風扇。

　　3.5 發電機的飛逸轉速

　　發電機增容，因轉子線圈重量增加，磁極靴受力也有所增加，理論上發電機的飛逸轉速應略有減小。但仍按原發電機標志的飛逸轉速785r/min進行核算，結果是：①磁極托板由酚醛板改為3240 環氧玻璃坯布板，其擠壓強度滿足要求;②改造后磁極靴的最大應力仍在材料許用應力范圍內，能滿足強度要求。所以，增容后發電機的飛逸轉速仍然標785r/min。前述庫水位98.0m 下水輪機最大飛逸轉速為775.1r/min，小于發電機允許飛逸轉速785r/min，安全。

　　3.6 上機架及推力軸承核算

　　HL702-LJ-140 型水輪機和TSL330/16-61 型發電機是按63m 水頭級配套設計的。HL702 型的水推力系數為0.32，而HLJF2528 型的水推力系數為0.35。所以，改造后機組能在H=63×0.32/0.35=57.6m 下運行。

　　本電站機組，當庫水位98.0m 時，最大可能水頭H=56.0m，所以能夠安全運行。上機架及推力軸承不必作強度和剛度核算。

　　3.7 制動和頂轉子裝置改造

　　水輪發電機制動及頂轉子裝置采用單缸雙倉氣復歸制動器，配置電動加壓油泵，其各項性能指標均能滿足要求。該系統的管路布置尺寸應與機組實際安裝尺寸相配合。

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