新技术在轴流转桨式水轮发电机组的应用

但 同时也存在 高效率运行 区域 窄和 经济运行 管理范围小等局 限性。轴流转 桨式水轮机在设 计的过 程 中对参 数的 选择
和设计 的方法有较 高的要求 ， 近年来 ， 由于加 工材料 的性能提 高和数 控加 工的科技 进 步， 新材 料、 新 工 艺及新 设计在 轴
流转 桨式水轮 发电机组 中能够得到 实际的应用。 同时整个水轮发 电机 组主辅设备 的新设计 也会对 发 电站 的运行稳 定
转 轮直径 和较高 的转 速 ， 从 而缩 小 了机 组尺 寸 ， 降低 了投 资。 当两者具有 相同 的直 径并使 用在 同一水 头时 ， 轴流 式水 轮机 能发 出更多 的功率 。轴 流转桨式 水轮 机 ， 由于桨 叶和导 叶随 着工况 的变 化形 成最 优 的协 联关 系 ， 提 高 了水 轮机 的平 均效 率， 扩 大了运行 范 围， 获得 了稳定 的运 行特 性 ， 是一 种值 得广 泛使用 的优 良机 型 ， 这 一特 点特别 适合 老水 电厂 的技 术 改造
发新 的设计方案 是必要 的， 也是 必须 的。按照 我 国的基本 现
麻石 水电厂于 １ ９ ７ ０年 ９月 动工兴 建 ， 电站 的设计 总库 容
状和基本 国情 ， 在 不断提高性能轴流转浆 式水轮机 ， 在新 技术
的开发 中， 需要开发 出一批 ３ —６叶片 ， 适合水 头 ６～４ ０ ｍ的轴
限制轴流式水轮机最大应用水 头的原 因是 空化和强 度两
方面的条件 。由于轴 流式 水轮机 的过 流能力 大 ， 单位 流量 和 单位转速都 比较 大 ， 转 轮 中水流 的相对 流速 比相 同直 径 的混
流式转轮 中的高 ， 所 以它具 有较 大 的空 化 系数。在相 同水 头
子也存 在绝缘老化 、 定 子松 动等安全 隐患 ， 特别是 随着 国内水
技 术 与 市 场
２ ０ １ ３ 年第 ２ ０ 卷第 ７ 期
技 术 研 发
新 技 术在 轴 流 转 桨 式 水 轮 发 电机 组 的应 用
杨清勇
（ 广西水利 电力建设集团有限公司 麻石水力发 电厂 ， 广西 柳州 Ｉ ５ ４ ５ ４ ０ ０ ）
摘 要： 轴流转 桨式水轮发 电机 具有过流量 大、 维护简单、 效率较 高等特 点 ， 并 且机组 生产加 工费用 比较 低 ， 安 装方便 。
机、 水轮机 ） 而言 ， 通过对 ＃２ 机组 的技 术改造 ， 包 括更换 定子 、 上 机架加 固、 改造 和更换上导瓦架等技术 工作 ， 于２ ０ ０ ４年解决 了困扰多年的 ＃２机振 动问题 ； ２ ０ ０ ６年 和 ２ ０ ０ ８年分 别成 功对 ＃２ 、＃ ３机 转 轮 进 行 更 换 改 造 ， 实 现 了 每 台 机 组 增 容 ３ ０ ０ ０ ｋ ｗ； ２ ０ １ ０年 ９月 一２ ０ １ １ 年 ５月 ， 对 １ ＃机组进行 了整体更 换， 成功实现 １ ＃机 组 由 ２ ８ Ｍ Ｗ 增容 至 ３ ６ ． ５ Ｍ Ｗ， 增容 量超 过
轮发机材料 、 技术 、 设 计等进 步 ， 对 于六七 十年 代建 设 的老 水 电厂来说 ， 进行 以水轮机转 轮技 术改造 、 过流 流道改 造为 主的 改扩建 工程 是提高电厂发 电容量 ， 提 高水能利用 率 ， 实现老 电
状 态改善有很 大的帮助。文章 以麻石水 力发 电厂机 组技 术改造及 应用为例 ， 以供参考 。
关键词 ： 新设计 ； 轴 流转浆 ； 发 电机 组 ； 应用
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６—８ ５ ５ ４ ． ２ ０ ｌ ３ ． ０ ７ ． ０ ２ ０ ０ 引言
的应 用 。
＃ ２ 、 ＃３ 水 轮机的叶 片原 厂是 由罗 马尼亚 进 口的不锈 钢 叶片 ， 机组运行 十多年 后 由于 叶片根 部 出现裂纹 而进 行 了更
换， 更换 为国产 的铸钢 叶 片 ， 叶型流 线也 稍有 改变 ， 但 随后 机
组 的出力总无 法达 到额 定功 率。经过 多 年的 运行 ， 发 电机 定
１ ． １ 轴 流 式 水轮 机 的优 越 性 能
１ ９ ７ ６ 年投产 ， 水轮机、 发 电机 均 采用 罗 马尼 亚 进 口的成 套 设
备 。自首 台机组投产 至今 运行 时间 已超过 ４ ０年 ， 机组 与辅 助
轴流式 水轮机与混 流式水 轮一 样属 于反 击式 水轮 机 ， 二
者结构 上最 明显 的差别是 转轮 ， 其 次是 导叶 高度。根据 转 轮 叶片在运行 中能否调 节 ， 轴流 式水轮机 又分 为轴 流定桨 式 和
３ ０％ 。
轴流转桨式两种型式 。轴流式水轮机用 于开发较低 水头 （ ３～
０ ４ ｍ ） ， 较 大 流量 的 水能 资 源。它 的 比转 速大 于 混流 式 水轮
机， 属于高 比转速水轮机 。在低水头 条件下 ， 轴流式水 轮机与
混 流式 水轮机相 比较 具有较 明显 的优 点 ， 当它们使 用水 头和 出力相 同时 ， 轴流式水轮机 由于过流 能力 大 ， 可以采用较 小 的
设备 的老化是必然的 ， 其缺陷和隐患也影响着机组的安全运行 。 针对设备特别是辅 助设 备的状 况 ，近年来 麻石 电厂在一 直进行有计划 、 有 步骤 的较大 规模 技术 改造 ， 如 励磁 系 统 、 调 速器 、 发变 主保 护 、 水车 盘等 ， 均 已全 面开 展并 大部 分改 造完 毕， 使 电厂整个辅助设备 的运行 状况大 为改库容 ０ ． ６ ２ ５ 亿ｍ ３ ， 装设 ３台水 轮发电机组共 计１ ０ ０ Ｍ Ｗ， 其 中 ＃１ 机组 １ ９ ７ ２年 １ ２月底发 电 ， 水轮机 为芬 兰
制造生产 ， 发 电 机则 配用 东 方 电机 厂产 品 ；＃２ 、 ＃３机 组 于
流转桨式的转轮 ， 要求 效率 不断地 提高 。新 的技 术 比普通 技 术的效率 比较高 ， 新技术具有更 高的推广价值 。