【正文】 院 二 ○○ 九年十月 院 長(zhǎng) ：李 小 榕 分 管 院 長(zhǎng) : 陳 敏 巖 總 工 程 師 ：吳 樹 延 項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人： 蔣 國 鋒 核 定： 陳紹鋼 吳 健 董 鈿 甘文喜 審 查： 陳紹鋼 吳 健 楊曉峰 占潤進(jìn) 李雪萍 潘德麗 陳培寧 校 核 ： 吳永鋒 李賢海 林國聰 蔣國鋒 謝建清 許丹紅 編 制： 蔣國鋒 潘可輝 林傳光 張 峻 謝建清 劉振風(fēng) 目 錄 1 概述 1． 1 工程概況 ………………………………………………………………….1 1 1． 2 機(jī)組存在問題 ………………………………………………………………1 2 2 改造必要性 2． 1 機(jī)組設(shè)備陳舊，技術(shù)落后 ………………………………………………….2 1 2． 2 機(jī)組設(shè)備老化嚴(yán)重，事故率高 …………………………………………….2 1 2． 3 機(jī)組長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，缺陷多 ………………………………………………2 2 2． 4 水輪機(jī)通流部件磨蝕嚴(yán)重，不能保證安全運(yùn)行 ……………………….2 3 2． 5 原電站的裝機(jī)容量選擇偏小，具有增容的潛力 ……………………….2 4 3 水文資料 3． 1 流域概況 …………… …………………………………………………….3 1 3． 2 氣象 ……………………………………………………………………….3 1 3． 3 水文基本資料 …………………………………………………………….3 2 3． 4 徑流 ……………………………………………………………………….3 4 3． 5 洪水 ……………………………………………………………………….3 8 3． 6 壩下水位～流量關(guān)系曲線 ……………………………………………..3 10 4 改造可行性分析 4． 1 同類型電站改造情況 ………………………………………………….4 1 4． 2 徑流調(diào)節(jié)計(jì)算 ………………………………………………………….4 3 4． 3 經(jīng)濟(jì)合理性分析及方案選擇 …………………………………………4 5 4． 4 水力機(jī)械 ……………………………………………………………..4 6 4． 5 電工 …………………………………………………………………4 12 4． 6 機(jī)電設(shè)備清單 ……………………………………………… ………4 18 4． 7 主要建筑物 …………………………………………………………4 19 4． 8 水力過渡過程計(jì)算 ………………………………………………….4 25 5 工程進(jìn)度安排 5． 1 施工條件 ………………………………………………………………….5 1 5． 2 施工方法 …………………………………………………………………5 1 5． 3 施工總進(jìn)度 ………………………………………………………………5 2 6 工程管理 6． 1 管理機(jī)構(gòu) ………………………………………………………………..6 1 6． 2 主要管理設(shè)施 ………………………………………………………….6 1 7 設(shè)計(jì)概算 7． 1 編制說明 ………………………………………………………………7 1 7． 2 設(shè)計(jì)概算附表 ………………………………………………………….7 2 8 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 8． 1 安全效益分析 ……………………………………………………………8 1 8． 2 增容效益分析 ……………………………………………………………..8 1 8． 3 結(jié)論與建議 ……………………………………………………………..8 1 9 工程特性表 …………………………………………………………………….........9 1 10 附圖 ………………… ……………………………………………………………..10 1 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號(hào)機(jī)組改造可行性研究 1 概 述 1 概 述 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號(hào)機(jī)組改造可行性研究 1 概 述 11 1 概 述 1． 1 工程概況 安砂水力發(fā)電廠位于閩江沙溪支流九龍溪中游的永安市安砂鎮(zhèn)附近，距永安市區(qū) 45km，現(xiàn)總裝機(jī)容量 115MW（ 175MW＋ 220MW），年平均發(fā)電量 億 ，是一座以發(fā)電為主、兼有防洪和灌溉效益的綜合利用工程，為福建省 “四五 ”計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的中型水力發(fā)電廠。 110kV 側(cè)接線為五角型接線，戶外敞開式布置。h。 1980年 12 月，通過對(duì) 2水輪機(jī)的技術(shù)改造，機(jī)組出力由 提高到 20MW， 由此 3臺(tái)機(jī)組的總裝機(jī)容量達(dá) 115MW。如 1993 年轉(zhuǎn)子 8 磁極絕緣不合格（ ），2020 年曾出現(xiàn)絕緣為零；八是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子剎車環(huán)（與轉(zhuǎn)子鐵芯下壓板為一體式，不能單獨(dú)更換剎車環(huán)）磨損嚴(yán)重，局部鐵心穿心螺桿頭、緊固螺母已被磨到（共 9 根）；九是環(huán)形 接力器活塞缸體磨損導(dǎo)致 大量漏油現(xiàn)象 等。 3機(jī)于 1975 年投入運(yùn)行，至今已經(jīng)運(yùn)行 34 年，該機(jī)組是前蘇聯(lián)四十年代的機(jī)型，我國五十年代中期引進(jìn)使用，曾列入我國七十年代水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪系列型譜，該轉(zhuǎn)輪各項(xiàng)性能指標(biāo)明顯偏低。近幾年來測(cè)絕緣換算到 75℃ 時(shí)的最低值為 ，且大部分?jǐn)?shù)值在 1～ 3 MΩ 的范圍內(nèi)，與電廠《運(yùn)行規(guī)程》中規(guī)定的機(jī)組在線圈溫度為 75℃時(shí)的定子絕緣電阻要求值 14 MΩ 相差較大。 （ 2）轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流滑環(huán)已磨損十分嚴(yán)重，最大磨損量約 2mm，且該滑環(huán)結(jié)構(gòu)易變形、定位差，擺度較大（ ）。 2． 3 機(jī)組長(zhǎng)期帶病運(yùn)行，缺陷多 由于該機(jī)組在文革時(shí)期制造，存在著一系列的質(zhì)量問題，在 1983 年就曾出現(xiàn)過因振動(dòng)過大等原因而導(dǎo)致推力瓦托盤開裂的重大事故。因而要徹底解決安砂水電廠水輪機(jī)的振動(dòng)問題，唯一的辦法是更換水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。目前采用環(huán)形接力器的水電廠有的已進(jìn)行了取締性的 改造，安砂＃ 3 機(jī)環(huán)形接力器的改造也將勢(shì)在必行，經(jīng)了解浙江烏溪江水電廠管轄的湖南鎮(zhèn)電站原機(jī)組及遼寧桓仁電廠原機(jī)組（與 3機(jī)同型）導(dǎo)葉接力器同為環(huán)型，改造后為直缸搖擺型，改造后效果良好 。 每年小修都要對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行修補(bǔ)， 由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)輪修補(bǔ)次數(shù)多， 轉(zhuǎn)輪葉型已走樣，運(yùn)行中除了效率低還伴有振動(dòng)， 容易造成導(dǎo)水葉立面隙不斷加大而發(fā)生漏水嚴(yán)重的現(xiàn)象。究其原因，主軸密封定位套設(shè)計(jì)上有關(guān)參數(shù)值偏小，如固定銷的綜合應(yīng) 力偏小，導(dǎo)致在正常運(yùn)行情況下被剪斷。由于安砂水電廠水庫為不完全季調(diào)節(jié)水庫，常年棄水較多，經(jīng)實(shí)際資料統(tǒng)計(jì)，安砂水電廠自 1975 年至 2020 年的 33 年中，年平均入庫總水量 億 m3，發(fā)電用水約僅為 億 m3，棄水量為水量 億 m3，利用率為%，棄水電量相對(duì)較多，因此，通過對(duì)機(jī)組改造并適當(dāng)增容方式增加水電站的裝機(jī)容量，能夠提高電站的水量利用率，增發(fā)棄水電量，并可將部分基荷、腰荷電量 轉(zhuǎn)化為腰荷、峰荷電量，提高電能質(zhì)量，為系統(tǒng)提供更多的調(diào)峰電量和調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用容量。22′，北緯25176。 九龍溪流域內(nèi)植物茂盛，覆蓋良好，耕地僅占流域面積的 8%，而耕地中水田占95%，水土保持情況良好。暴雨一般由高空西風(fēng)低槽和地面鋒造成，臺(tái)風(fēng)的影響并不顯著。流域內(nèi)多年平均氣溫為 ℃ ，最高月平均氣溫為 7 月份的 ℃ ，最低月平均氣溫為 1 月份的 ℃ ，極端最高氣溫為 1961 年 7 月的 ℃ ，極端最低氣溫為 1955 年 1 月的 ℃ 。沙蕪塘站于1958 年 4 月設(shè)立，為汛期水位站， 1962 年改為水位站。 安砂電站主要設(shè)計(jì)依據(jù)站是永安（太平）水文站，對(duì)該站水位、流量資料，原水電部上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)院曾于 1959 年和 1965 年永安工程初設(shè)及 1970 年安砂工程初設(shè)時(shí)先后進(jìn)行過三次審查，對(duì)缺測(cè)及不合理的資料作了整編插補(bǔ)和修正，故永安站 1970年以前水文資料較為可靠。 33 福建永安安砂水力發(fā)電廠 3 號(hào)機(jī)組改造可行性研究 3 水文資料 34 3． 4 徑 流 徑流系列：根據(jù)安砂壩址 1939 年至 1958 年徑流成果，和永安站資料以相關(guān)方程 永安安砂 ? 推 算 而 得。經(jīng)綜合分析安砂 1939 年至 2020 年徑流資料系列之后，本次采用精度較高的 1950 年 4 月至 2020 年 3 月資料，作為本階段設(shè)計(jì)徑流系列。暴雨多來自偏西方向，據(jù)統(tǒng)計(jì) 4～ 6 月鋒面暴雨頻繁，日雨量可達(dá) 100mm 以上，年最大洪水一般發(fā)生在 4～ 6 月，尤以 6 月發(fā)生機(jī)會(huì)為最多， 5 月次之。 安砂壩址設(shè)計(jì)洪水頻率成果表 表 33 單位： Qm： m3/s W： 108m3 項(xiàng)目 均值 Cv Cs/Cv P(%) 1 2 5 10 20 Qm 2720 11300 8980 6640 5930 4980 4240 3480 W1 W3 W5 W7 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號(hào)機(jī)組改造可行性研究 3 水文資料 39 （ 2） 1991 年安砂水電站大壩第一次定期檢查設(shè)計(jì)洪水復(fù)查階段，除延長(zhǎng)洪水系列外，尚分析了入庫洪水與壩址洪水關(guān)系，同時(shí)對(duì)歷史洪水作了進(jìn)一步分析，最后采用 1939～ 1989 年 51 年連續(xù)系列加 入 1800、 176 1915 年三次歷史洪水進(jìn)行頻率計(jì)算，其中 1971～ 1975 年為實(shí)測(cè)系列， 1976～ 1989 年為水庫還原系列， 1915 年歷史洪水重現(xiàn)期也作了調(diào)整，由原來的 N=60 年改為 N=70 年。最后采用 1939～ 1999 年 61 年連續(xù)系列加入1800、 176 1994 年三次歷史洪水進(jìn)行頻率計(jì)算，其中 1939～ 1975 年為實(shí)測(cè)或插補(bǔ)系列， 1976～ 1999 年為入庫洪水推算所得壩址洪水系列，首位洪水 1800 年重現(xiàn)期定為 220 年一遇， 1764 年洪水重現(xiàn)期定為 115 年一遇， 1994 年洪水重現(xiàn)期定為 70 年一遇， 1994 年一日洪量重現(xiàn)期定為 100 年一遇，以 PⅢ 頻率曲線進(jìn)行適線，優(yōu)選參數(shù)，并經(jīng)長(zhǎng)短歷時(shí)洪量參數(shù)調(diào)整，推得安砂水庫峰量頻率成果，見表 35。 華電福建安砂水力發(fā)電廠 3 號(hào)機(jī)組改造可行性研究 3 水文資料 311 安砂壩址下游水位～流量關(guān)系曲線表 表 36 水位 (m) 流量 (m3/s) 水位 (m) 流量 (m3/s) 17 937 21 1205 34 1480 48 1790 67 2117 2461 116 2835 145 3253 175 3703 205 4177 237 4677 269 5212 301 5776 386 6376 480 7007 688 7680 基面：黃海高程系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)輪葉片、活動(dòng)導(dǎo)葉等鑄造質(zhì)量較差。發(fā)電機(jī)磁極絕緣老化，定子鐵芯銹蝕嚴(yán)重，整體絕緣等級(jí)不高，運(yùn)行可靠性明顯下降。 2020 年 3 月，電站與天發(fā)重型設(shè)備有限責(zé)任公司（原天津發(fā)電設(shè)備總廠）簽訂發(fā)電機(jī)改造合同。其中舊廠房?jī)?nèi)安裝 4100MW 水輪發(fā)電機(jī)組， 1978 年 5 月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電， 1979 年全部機(jī)組投產(chǎn)，水輪機(jī)型號(hào)為 HL702LJ410，額定水頭為 ，單機(jī)額定出力為 100MW。 4． 1． 3 湖南柘溪水電站機(jī)組增容改造 柘溪水電站是一個(gè)始建于 1958 年的水電老廠。水輪機(jī)改造范圍：預(yù)埋件部分不動(dòng)，頂蓋、主軸返廠處理，其余基本上都換掉。 除了上述水電站的較為成功的增容改造和需要注意的問題外，同類型轉(zhuǎn)輪的四川龔嘴、福建池潭等水電站均對(duì)機(jī)組進(jìn)行了改造更新，達(dá)到預(yù)期效果，提高了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性，為電站帶來較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，同時(shí)也為安砂水電廠 3機(jī)組下一步的技術(shù)改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。 （ 4）出力系數(shù)：機(jī)組改造后，單機(jī)容量、機(jī)組平均效率均有所提高，經(jīng)過計(jì)算分析，機(jī)組平均效率約提高 5%。 經(jīng)過計(jì)算分析， 3機(jī)機(jī)組更新改造方案（ 75MW）及增容改造方案（ 85MW）的主要參數(shù)見表 421。 （ 2）改造后設(shè)備的健