【文章內(nèi)容簡介】 95200420051512331061248798832005200611581156916416019232222212200620073344576842091001531942007200824512153418815013837華電福建安砂水力發(fā)電廠3號機組改造可行性研究 3水文資料3．5 洪 水3．5．1 洪水特性與成因分析形成本流域大暴雨的主要天氣系統(tǒng)是高空西風低槽和地面低壓鋒等相伴形式的靜止鋒。由于流域東南面的戴云山和玳瑁山脈的屏障作用，一般臺風對本流域影響不顯著，但強臺風與其它天氣系統(tǒng)偶然相遇，亦可造成災害性洪水。暴雨多來自偏西方向，據(jù)統(tǒng)計4～6月鋒面暴雨頻繁，日雨量可達100mm以上，年最大洪水一般發(fā)生在4～6月，尤以6月發(fā)生機會為最多，5月次之。一次洪水持續(xù)時間平均在6天左右，各種洪水峰型均可能發(fā)生，其中以雙峰型和多峰型洪水出現(xiàn)機會較多。3．5．2 各設(shè)計階段洪水計算情況（1）1970年初設(shè)階段，采用1939～1970年的洪水系列，其中，1939～1961年系列據(jù)永安站插補，1962～1969年由沙蕪塘站插補，1970年為實測資料。根據(jù)上述推得洪水系列，加上1800、1761915和1964年歷史洪水資料，進行頻率計算，首位洪水1800年重現(xiàn)期定為165～200年一遇，1764年洪水重現(xiàn)期定為100年一遇，1915年洪水重現(xiàn)期定為50～60年一遇，1964年洪水重現(xiàn)期定為40～50年一遇，推得X壩址設(shè)計洪水成果，見表33。X壩址設(shè)計洪水頻率成果表表33 單位：Qm：m3/s W：108m3 項目均值CvCs/CvP(%)1251020Qm272011300898066405930498042403480W1W3W5W7 （2）1991年X水電站大壩第一次定期檢查設(shè)計洪水復查階段，除延長洪水系列外，尚分析了入庫洪水與壩址洪水關(guān)系，同時對歷史洪水作了進一步分析，最后采用1939～1989年51年連續(xù)系列加入1800、1761915年三次歷史洪水進行頻率計算，其中1971～1975年為實測系列，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。，各時段洪量在建庫前后數(shù)值基本相同。設(shè)計洪水與初設(shè)成果比較，基本接近，成果見表34。X水庫設(shè)計洪水成果表表34 單位：Qm：m3/s W：108m3 項目均值CvCs/CvP(%)1251020Qm入292012500993073606570549046703830Qm壩265011300901066805960498042403470W1W3W5W7（3）2000年X水電站大壩第二次定期檢查設(shè)計洪水復核階段，除延長洪水系列外，對歷史洪水又作了進一步分析。最后采用1939～1999年61年連續(xù)系列加入1800、1761994年三次歷史洪水進行頻率計算，其中1939～1975年為實測或插補系列，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頻率曲線進行適線，優(yōu)選參數(shù)，并經(jīng)長短歷時洪量參數(shù)調(diào)整，推得X水庫峰量頻率成果，見表35。X水庫設(shè)計洪水成果表表35 單位：Qm：m3/s W：108m3 項目均值CvCs/CvP(%)1251020Qm入304012300988073906620558047703940Qm壩276011200898067206020507043403580W1W3W5W7由表可見，本次復核成果與初設(shè)成果相比，洪峰、五日洪量、七日洪量成果基本一致，由于1994年特大洪水的加入，一日洪量和三日洪量較初設(shè)增大，特別是一日洪量增大較多，p=%一日洪量，本次復核成果較初設(shè)增大9%，較第一次定檢增大6%。3機組增容改造工程不改變X水庫的泄洪能力及水庫特征水位，其機組過流能力反而有所增加，因此增容改造工程不會提高X水庫原設(shè)計各級洪水位。3．6 壩下水位～流量關(guān)系曲線X壩址下游水位～流量關(guān)系曲線采用1996年6月X水電廠泄水底孔發(fā)電工程預可研階段成果，水位流量關(guān)系成果見表36。X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)1793721120534148048179067211724611162835145325317537032054177237467726952123015776386637648070076887680基面：黃海高程系統(tǒng)。311華電福建安砂水力發(fā)電廠3號機組改造可行性研究 4 改造可行性分析4 改造可行性分析4 改造可行性分析4．1 同類型電站改造情況4．1. 1 廣東楓樹壩水電站機組增容改造楓樹壩水電站位于廣東省龍川縣境內(nèi)，始建于1971年，裝機280MW。2水輪發(fā)電機組分別于1971974年投產(chǎn)發(fā)電，水輪機型號為HL710LJ410（HL220 水輪機的改進機型），發(fā)電機型號為SF8044/8540，額定出力80MW,額定水頭60m。機組為原天津發(fā)電設(shè)備總廠生產(chǎn)。當時轉(zhuǎn)輪葉片、活動導葉等鑄造質(zhì)量較差。經(jīng)過三十余年的運行，機組嚴重老化，水輪機轉(zhuǎn)輪空蝕較嚴重,葉片翼型經(jīng)多次補焊變形較大，效率明顯下降。根據(jù)廣東電力試驗所的試驗報告，最高效率僅為84%。導水部件磨蝕較大,活動導葉因制造原因翼型誤差較大、三段軸套磨損嚴重等引起停機漏水量大；環(huán)形接力器密封損壞漏油頻繁臨檢。發(fā)電機磁極絕緣老化，定子鐵芯銹蝕嚴重，整體絕緣等級不高，運行可靠性明顯下降。為解決設(shè)備存在的問題，提高機組的效率與出力，2001年1月, 電站完成機組增容改造可行性論證報告, 確定增容改造的基本目標：發(fā)電機按照額定出力100MW，；水輪機根據(jù)各廠家實際的轉(zhuǎn)輪模型設(shè)計確定額定出力和最大長期出力。2001年10月粵電公司正式批準立項。 2002年11月，電站與哈爾濱電機廠簽訂水輪機增容改造合同，在不改變通流部件的前提下替換原有轉(zhuǎn)輪，更換后的轉(zhuǎn)輪為HLA835ALJ417，達到提高水輪機整體水力性能，增加機組出力的目的。2003年3月，電站與天發(fā)重型設(shè)備有限責任公司（原天津發(fā)電設(shè)備總廠）簽訂發(fā)電機改造合同。2003年12月20日開始現(xiàn)場安裝，2004年6月30投入商業(yè)運行。通過機組增容改造后，機組運行穩(wěn)定性、安全性得到很大的提高，同時機組容量由80MW增至100MW，增容改造較為成功，給電站帶來較大的經(jīng)濟和社會效益。4．1. 2 湖南鳳灘水電站機組增容改造鳳灘水電廠位于湖南省西北地區(qū)的酉水下游，距沅陵縣城45km，總裝機容量800MW。其中舊廠房內(nèi)安裝4100MW水輪發(fā)電機組， 1978年5月第一臺機組發(fā)電，1979年全部機組投產(chǎn)，水輪機型號為HL702LJ410，單機額定出力為100MW。機組存在的問題和缺陷跟廣東楓樹壩水電站差不多。為解決設(shè)備存在的問題和缺陷，決定對機組進行改造，水輪機部分的改造范圍：更換水輪機轉(zhuǎn)輪為全不銹鋼（轉(zhuǎn)輪型號：HLA898），含泄水錐及主軸兩端連接螺栓裝配）、頂蓋、底環(huán)、導葉、控制環(huán)、接力器及鎖定裝置等全部更換，發(fā)電機部分的改造范圍： 定子鐵芯、 轉(zhuǎn)子磁軛疊片部分更新（制動環(huán)改造為可拆卸式）、轉(zhuǎn)子線圈、 定子線棒，絕緣等級為F級, 定子端箍及壓指改為無磁性材料、發(fā)電機通風系統(tǒng)改造（含空冷器）、集電環(huán)、碳刷及刷握刷架全部更換，同時單機容量從100MW增容至115MW。 通過機組增容改造后，水輪機能量、飛逸、空化、壓力脈動、過流量、單機出力等各項性能完全滿足鳳灘電站水輪機組增容改造的要求，機組運行穩(wěn)定性、安全性也得到較大的提高。 4．1．3 湖南柘溪水電站機組增容改造柘溪水電站是一個始建于1958年的水電老廠。， 1962年元月首臺機組投產(chǎn)發(fā)電，至1975年六套機組全部投產(chǎn)。其中2?！叮C組機型與X水電廠3機組相同，為HL702LJ410，單機額定出力為75MW。2007年初對5機組進行技術(shù)改造（因為該機組出過事故，隨后改造了定子），水輪機型號為HLA835cLJ410。水輪機改造范圍：預埋件部分不動，頂蓋、主軸返廠處理，其余基本上都換掉。發(fā)電機主軸更新，轉(zhuǎn)子支架更新，轉(zhuǎn)子重疊，包括制動環(huán)改造，發(fā)電機通風系統(tǒng)改造，上導滑轉(zhuǎn)子更新，制動器支架更新等，歷時212天，于2007年5月3日投產(chǎn)，改造后機組出力，效率，導葉漏水量等主要指標均有較大的改善，達到預期目的，但機組穩(wěn)定性沒有明顯的改善，轉(zhuǎn)輪葉片發(fā)現(xiàn)裂紋，目前哈廠已著手進行后續(xù)消振處理方案研究工作，擬在水輪機轉(zhuǎn)輪上冠葉片出水邊加裝三角塊及對泄水錐進行加長改造，以改善水輪機運行穩(wěn)定性；另外機組上機架增設(shè)千斤頂以增加機架的剛度，降低上機架水平振動。以上措施計劃據(jù)稱在今年10月份進行。須進一步了解10月份改進后機組運行情況。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、X池潭等水電站均對機組進行了改造更新，達到預期效果，提高了機組運行穩(wěn)定性、安全性，為電站帶來較大的經(jīng)濟和社會效益，同時也為X水電廠3機組下一步的技術(shù)改造提供了寶貴的經(jīng)驗和借鑒。4．2 徑流調(diào)節(jié)計算X水電廠3機組改造后水庫各特征水位仍維持原設(shè)計值，即正常蓄水位265m，死水位244m，可進行季調(diào)節(jié)。4．2．1 計算條件（1）徑流系列：采用1950年4月至2008年3月共58年月平均流量資料。（2）庫容曲線、下游水位流量關(guān)系曲線：庫容曲線采用初步設(shè)計階段成果，下游水位流量關(guān)系曲線采用X水電廠泄水底孔發(fā)電工程預可階段成果（1996年6月）（3）水頭損失：。（4）出力系數(shù)：機組改造后，單機容量、機組平均效率均有所提高，經(jīng)過計算分析，機組平均效率約提高5%。出力系數(shù)取值時考慮了兩個方案機組平均效率的差別。4．2．2 改造方案計算成果針對3＃機組改造工程，考慮原機組引水系統(tǒng)最大過水流量等因素，機組裝機容量選擇更新改造方案（75MW）及增容改造方案（85MW）兩個方案進行比選。根據(jù)徑流、水位庫容、廠房水位流量關(guān)系曲線、水頭損失和機組運轉(zhuǎn)曲線等計算條件，進行等流量徑流調(diào)節(jié)計算，得出各方案的年發(fā)電量、電能加權(quán)平均水頭，最大水頭和最小水頭等指標。經(jīng)過計算分析，3機機組更新改造方案（75MW）及增容改造方案（85MW）的主要參數(shù)見表421。3機組改造方案主要參數(shù)表表421項 目單 位現(xiàn)狀機組更新改造方案機組增容改造方案3機容量MW757585最大水頭m最小水頭m加權(quán)平均水頭m額定水頭m60多年平均發(fā)電量水量利用系數(shù)%機組改造總投資萬元44004937可比投資差萬元537年電能差可比電能投資元/4．3 經(jīng)濟合理性分析及方案選擇X水電廠1975年投產(chǎn)，水電站運行至今已歷經(jīng)34年，因設(shè)備老化，機組長期帶病運行。3機組不論是更新改造還是增容改造后，將有效保障安全生產(chǎn)，國有資產(chǎn)得以增值，經(jīng)分析，將有下列幾方面的效益：（1）3機組增容改造后，電站裝機容量將由115MW提高到125MW，凈增容量10MW，%。由于X水電廠在非汛期主要承擔X省電網(wǎng)部分調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用容量任務，在電力系統(tǒng)現(xiàn)狀和遠景水電調(diào)節(jié)容量不足的情況下，這部分新增容量對電力系統(tǒng)有重要作用。（2）改造后設(shè)備的健康水平得以提高，檢修周期將延長，如水輪發(fā)電機組的大修周期由3到4年延長到5到8年，減少了機組檢修時間和次數(shù)，減少了機組的事故停運，因此可減少電量損失和維修費用。（3）水輪發(fā)電機組效率提高增加發(fā)電量X