水轮发电机组增效扩容技术改造分析

水轮发电机组增效扩容技术改造分析
摘要：随着当前社会对于水力发电需求的不断提高，进一步保障水轮发电机
组发电效率成为水电站发展的当务之急。

基于此，本文结合实际工程案例，针对
水轮发电机组增效扩容技术改造展开详尽的分析和探讨，简要介绍了工程概况，
以及当前水轮发电机组运行过程中存在的主要问题，并结合实际情况探讨了水轮
发电机组增效扩容改造技术措施，以期能够为相关从业者提供有效参考。

关键词：水轮发电机组；增效扩容；改造
引言：水轮发电机组作为水电站的主要发电设备，其运行状态对于水电站发
电效率以及水电站经济收益等都有着直接的影响，随着长期的使用和运行，水轮
发电机组难以避免会出现老化、效率不高等情况。

因此，为保障水电站经济效益，加强对于水轮发电机组增效扩容方面的研究和探讨是十分有必要的。

一、工程概况
本文以清远市银龙电站设备优化改进项目为例，展开探讨。

在2019年，该
水电站2号机组机因过流部件磨损严重，导致机组运行效率低，而且存在发电机
定子槽楔有松动、转子磁极松动下沉的情况，设备效率低于设计要求，并伴有生
产安全隐患，为保障机组运行安全，提升设备运行效率，必须要对其进行大修处理，以此确保设备能够达到良好的运行状态。

结合该项目工程的实际情况以及功
能需求，最终决定对水轮发电机组采取相应增效扩容改造处理，以此保障设备运
行效率，帮助水电站进一步提高自身经济收益。

二、水轮发电机组运行主要问题
（一）机组选型不当
由于银龙水电站其建设时间较长，在传统建设理念以及技术水平和条件的限
制之下，所选择的机组型号性能等，与实际电站的水利参数之间存在一定差异，
导致机组在投入运行使用的过程中，其发电效率以及相应参数难以满足实际运行
需求，使得水电站运行效率相对较低，平均发电量也较少，严重影响了水电站的
正常运行和持续发展，在此情况之下，加强对于水电站实际情况的研究和探讨，
合理采取相应技术改造措施，就成为了解决水电站运行效率问题的必然选择[1]。

（二）发电机老化
随着发电机组使用年限的不断增加和延长，设备老化情况已经相对较为严重，已经出现线圈绝缘老化、定子槽楔松动及转子线圈下沉等情况。

运行过程中故障
发生频率相对较高，不仅严重影响了水电站的正常运行，还威胁到了水电站运行
的安全性。

水轮发电机是水电站运行的重要设备，对于保障整体机组运行安全性
以及稳定性有着直接的影响。

导致发电机老化的主要原因包括以下两种，一方面，发电机使用年限较长，而且工况相对较差，工作情况下温度较高，导致定子线圈
等相关部件老化较快，严重影响了设备的正常运行；另一方面，水轮发电机其本
身的运行环境差，环境湿度较大，若不做好相应密封工作，就会导致发电机当中
相应定子以及转子等结构受潮，即便后续采取了相应处理措施，但是长此以往，
发电机的绝缘性能也会不断下降，对于整个机组的运行安全产生不良影响。

（三）水轮机效率低
对于水轮机而言，其主要磨损以及老化的内容包括以下两个方面，其一，在
长期使用之下，水轮机的转轮叶片因泥沙冲击出现磨损，以及空化气蚀，出现磨
损的情况，在长期的维修和养护下，其叶片的形状以及上、下冠与固定部分的止
漏环间隙加大，最初设备安装时发生了较大偏离，这也在一定程度上影响到了设
备的正常运行；其二，由于水轮机长期在水下运行，因此很多传动机构、设备构
件等会发生不同程度的腐蚀，使得导叶的密封性有所降低，水轮机的漏水量不断
增加，极大地降低了水轮机的容积效率。

综合上述两个因素，水轮机老化不断加快，其工作效率也在不断下降。

相较于新装机投运时，案例当中的水轮机效率已
经降至原出力的78%。

，因现有水轮机型号较早（上世纪90年代中期型号），受
当时技术水平的限制，水轮机的工作效率较低（最大90%）。

随着技术的不断进步，现有转轮比原转轮效率更高。

三、水轮发电机组增效扩容技术改造措施
（一）基本原则
根据案例工程项目的实际情况，确定了本次技术改造的主要目的和原则，将
提高机组运行效率，增加水电站发电效益作为主要目标，并在实际进行技术改造
的过程中，加强对于经济性以及安全性的考量，在保障整体运行安全的基础上，
采取相应技术改造措施，以此保障水轮发电机组运行的稳定性、可靠性、安全性
以及经济性，为水电站创造更多的效益。

（二）改造方案
清远市银龙电站设备优化改进项目当中，主要存在问题的机组为2号机组，
在进行大修的过程中，为保障机组维修以及技术改造的效果，笔者对当前机组设
备的实际运行情况进行了深入调研分析，最终制定了以下技术改造方案，以此达
到发电机组增效扩容的目的。

结合实际情况，对银龙电站三台中的一台（2号机组）轮机组进行了技术改造，其中银龙单台发电机5000千瓦，水轮机5200千瓦，考虑到发电机设计功率因数为0.8，而广东电网上网送电为0.98左右，因此经过
综合论证只对水轮机转轮进行更换新型号，对于发电机则采用相应改造技术，对
其技术参数、部件进行优化。

在经过一系列技术改造和处理之后，2号发电机组
大修完成试运行效果良好，发电机最大出力达到6100千瓦，较改前提高22%，发
电机各项运行技术指标达到或超过国家相关标准要求，运行平稳，同时新转轮比
旧转轮更节水，有效达成了机组增效扩容的改造目的。

（三）改造措施
结合本次改造的目标以及机组实际运行情况，重新对水轮发电机组相关参数
进行设计和选择。

第一，额定水头，对水电站往年运行发电净水头进行统计分析，为进一步提高蓄水位，保障水能利用率和设备运行时效，在原参数设计的基础上，对额定水头进行调整优化。

第二，额定流量，额定限流的设计优化，需要根据水
电站的实际运行需求和运行工况决定，同时参考水轮发电机产品的实际情况和参数，在额定水头参数设计完成的基础上，再进行额定流量的确定。

第三，额定出力，此次改建项目启动的主要原因在于水轮机组性能下降，运行效率降低，同时
存在安全隐患，而且案例工程当中，发电机设计功率因数为0.8，广东电网上网
送电为0.98左右，因此，并不对发电机型号进行更换，主要是采用绝缘性更好的材料制作转子线圈等部件，以保障机组绝缘性能。

此外，在实际进行技术改造的过程中，不仅要更新发电机的相应零部件，同时还需要制定相应养护维修方案等，以最低的成本，尽可能地保障发电机运行的稳定性和可靠性。

经过上述处理措施之后，水轮发电机组的发热量得到了有效缓解，极大地降低了发电机运行损耗，提高了机组的运行效率。

除上述技术改进之外，还需要对水轮机进行重新选型设计，通过更换更加高效、节水的转轮等部件，同时更新活动导叶，以此减少漏水情况，增大水轮机出力范围，此外还需要对冷却器等设备进行更换和改造，进一步保障水轮机运行效率，为水电厂创造更多收益[2]。

结束语：综上所述，针对水轮发电机组运行效率低、安全性差等问题，在实际进行技术改造的过程中，必须要结合实际情况以及增效扩容目的，采取合理的改造措施，才能够有效保障改造效果。

相信随着对水轮发电机组改造技术的深入研究探讨，水电站的运行效率和稳定性都将会得到进一步提升。

参考文献：
[1]冯静,刘昌林.龟石水力发电站水轮发电机组改造技术探析[J].轻工科技,2021,37(05):55-56.
[2]任济民,王志军,刘建波,等.大黑汀水电站2号和4号水轮发电机组增效扩容改造浅析[J].水电站机电技术,2020,43(04):11-13.。