水輪發(fā)電機組增容改造探討

1、水輪發(fā)電機組增容改造探討湖南農(nóng)機?2002年第1期水輪發(fā)電機組增容改造探討湖南零陵發(fā)電設(shè)備有限公司張擁文【摘要】全璃服授期在2o年娃上的中小水電站特別多.可通過利用新技術(shù),新材料,新工藝等手段對漶流式和軸流或水輪機發(fā)電機組進行更新坩容改造,以連到電站增薯和提高經(jīng)濟垃益的茸的.針對花巖,芰蓉兩水電站所提出的改造方案,實施后已取得巨太的社會襲藍和經(jīng)濟效益主題詞:水輪機水輪發(fā)電機技術(shù)更新改造中田分妻號:tk73文畎柵瓿碼:a從5o年代以來,我國建設(shè)了一大批中小型水電站.這些電站為國家的經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展作出了賽出貢獻,但水輪發(fā)電機組和附屬設(shè)備現(xiàn)已陸續(xù)進入退役期或技術(shù)改造期.對此,我們應(yīng)運用現(xiàn)代先進技術(shù)和

2、先進制造工藝進行改造更新,使其繼續(xù)發(fā)揮作用和創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益.1電站技術(shù)改造的方式和趨勢1.j更新改造這種改造方式一般適用和發(fā)電機線齲老化需以新替日的電站.這類電站在當(dāng)時采購機組時,機組選型比較合理.水輪機轉(zhuǎn)輪使用性能良好.且電站的水力參數(shù)沒有發(fā)生變化,無需增容故只需修理或更新少部分零件,即可達到改造要求.更新改造所需的工作量不大,費用亦不多.這種改造不會帶來誘人的效果.1.2增窖改造這種改造方式大致可分為兩類.第一類是:機組零件有一定程度或較大的損壞,加上電站舶水力參數(shù)發(fā)生了比較大的變化.如水頭提高,流量增加.原來的機型已不適應(yīng)現(xiàn)水力參數(shù),這時需要重新選擇水輪機機型.根據(jù)現(xiàn)有的水力參數(shù)精確

3、定出發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和容量,并且將機組的大部分零部件進行修理或更新,如更換新型的水輪機轉(zhuǎn)輪,重新制作發(fā)電機定轉(zhuǎn)子線圈,或提高絕緣等級等等.第二類是:電站的水力參數(shù)沒有變化或變化不大.但由于原機型本來就不太適臺電站參數(shù);或水輪機的轉(zhuǎn)輪使用性能不佳.而且設(shè)備有一定程度的損壞.這時電站會提出將機組進行維修或改造,并且要求有一定的增客效果.這種情況下.一般只需要更換性能比較優(yōu)良的新型轉(zhuǎn)輪就能達到增容改造的要求.而增客改造與更新改造大不一樣,它不僅能給電站多創(chuàng)造經(jīng)濟效益,也能創(chuàng)造良好的社會效益,還可對整個水電設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展和進步起到積極的推動作用.因此,老電站增客改造是設(shè)備制造企業(yè)和電力運行單位所共同關(guān)

4、注的.可以說.增容改造是電站技術(shù)改造的主要內(nèi)容,是老電站改造的一大趨勢2電站增容改造的基本方法2.1水輪機改造方法收集電站有關(guān)原始資料,根據(jù)機組多年運行的實測資料確定水力參數(shù),接重新確定的參數(shù)米選擇適合電站螽行的新型水輪機型號.包括轉(zhuǎn)輪型號和轉(zhuǎn)輪直徑.水輪機改造過程中,要特別注意改造部件和保留部件之間的匹配問題,所選擇的新型轉(zhuǎn)輪盡量與原機型的導(dǎo)葉高度一致或相差甚小.新轉(zhuǎn)輪直徑與原轉(zhuǎn)輪直徑盡量相等或相差不多.因此.在進行水輪機改造時,需要拿出2個以上方案進行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析,選擇出最優(yōu)秀的改造方案.男外,在選擇新型轉(zhuǎn)輪時,不能單獨追求轉(zhuǎn)輪能量特性的優(yōu)秀.還要兼顧轉(zhuǎn)輪的汽蝕特性,因為已建水電站中太

5、多數(shù)的尾水位沒有變化或變化不大.即水輪機的吸出高度無法改變.這樣就必須要求新型轉(zhuǎn)輪的汽蝕系數(shù)要比原轉(zhuǎn)輪小或至少相等,以免改造后的水輪機在運行中出現(xiàn)嚴(yán)重的汽蝕損壞現(xiàn)象.給電站穩(wěn)定運行帶來后患,影響電站發(fā)電效益.同時應(yīng)對電站的引水系統(tǒng)進行全面的測量和分析,重新進行調(diào)節(jié)保證計算,確保改造后機組運行的安全性和穩(wěn)定性.以下介紹幾種新型轉(zhuǎn)輪及其與相應(yīng)舊型轉(zhuǎn)輪的基本性能參數(shù)比較.供電站增客改造時選型參考.(1)1”03轉(zhuǎn)輪.由天津電氣傳動研究所研制,各項性能指標(biāo)優(yōu)于zd760轉(zhuǎn)輪.其使用水頭(hm”=9m),轉(zhuǎn)輪流道以及導(dǎo)葉高度轉(zhuǎn)輪輪轂比葉片數(shù)均與zd760轉(zhuǎn)輪相同.只是葉片翼型不一樣.是新電站選型和安裝z

6、d760型水輪機電站增容改造的最理想轉(zhuǎn)輪.(2)znjeso2轉(zhuǎn)輪.是由水刺水電科學(xué)研究院開發(fā)的一種高效轉(zhuǎn)輪,其推薦使用水頭范圍830m.該轉(zhuǎn)輪葉片共有3個轉(zhuǎn)角位置,其中0.時效率最高.zdjp5o2轉(zhuǎn)輪與zd560以及zd560s,zd500相一湖南農(nóng)機?2002年第1捆比,具有良好的效率及氣蝕性能.其導(dǎo)葉高度,輪轂比均與zd560相同,與zd560a和zd500也相差無幾,是新電站選型和老電站增容改造的理想轉(zhuǎn)輪i31hld92轉(zhuǎn)輪:該轉(zhuǎn)輪系東方電機廠研制開發(fā)的新型轉(zhuǎn)輪,適用水頭范圍為1035m,填補了軸流式與混流式之問的空白.其葉片數(shù)為8個,不帶下環(huán),導(dǎo)葉高度為035d.,故能替代hl24

7、0,hl310,h也60等型號的混流式轉(zhuǎn)輪.它具有良好的能量性能:晟優(yōu)轉(zhuǎn)速達100r/n,最優(yōu)流量為1225l/s,最優(yōu)點效率達91.2%,限制工況效率高達90%,是水頭為1035m電站選型和電站改造首選的優(yōu)秀轉(zhuǎn)輪.f4jhla2,hl86,h296,551等新型轉(zhuǎn)輪由哈大電機研究所研翩,性能優(yōu)良.適用的水頭范圍為2550m.其導(dǎo)葉高度除hla551為0.304d,外,其余3種轉(zhuǎn)輪均為0315d;最高模型效率可達到915%一93%.這些轉(zhuǎn)輪都能作為老電站增容改造的選用轉(zhuǎn)輪.2.2發(fā)電機改道范囝及方法1)定子.要增加水輪發(fā)電機的容量,首先要對定子進行改造,重點考慮定子繞組和定子鐵芯.定子繞組的改

8、造常采用下列方法:改造繞組的絕緣系統(tǒng),減薄絕緣厚度以改善散熱性能;采用較薄的銅股線,減少股線交流損耗;采用更完整的換位技術(shù)減少渦流損耗.在定子的改造中還可以根據(jù)實際需要更新定子鐵芯,并適當(dāng)增加鐵芯高度和定子槽數(shù),以提高電負(fù)荷;并采用最新的高導(dǎo)磁,低損耗的優(yōu)質(zhì)硅鋼片以及采用非磁性通風(fēng)槽鋼和齒壓板可降低渦流損耗.(2)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機增容改造時,一般可不動轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及勵磁繞組.但增容容量較大及轉(zhuǎn)子溫升過高時,可采取下述處理措施:應(yīng)適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子鐵芯高度,更換勵磁繞組;著定子,轉(zhuǎn)子問氣隙較大,或氣隙不均勻時,可適當(dāng)調(diào)整氣隙,以降低勵磷電流,減小勵磷繞組電流密度,降低轉(zhuǎn)子溫度;適當(dāng)減薄磁極托板,增加少數(shù)幾匝

9、敲授線圈,降低勵磁電流;轉(zhuǎn)子壤間有足夠位置時,可增加磁極線圈的寬度來降低轉(zhuǎn)子溫度;采用楔邊形銅線或散熱匝的結(jié)構(gòu),增加磁極線圈的散熱面積.也可降低轉(zhuǎn)子溫升.3)通風(fēng)冷卻系統(tǒng).在對發(fā)電機進行改造時.應(yīng)對原發(fā)電機的風(fēng)路進行考察,測量和分析,以理順風(fēng)路,減少通風(fēng)渦流損耗,并將通風(fēng)量控制在適當(dāng)?shù)姆秶L(fēng)量可按以下公式進行計算:q:cdtnxl0/s)改造常采用下列措施,以提高其通風(fēng)冷卻效果:取消風(fēng)痢或用改進的風(fēng)扇取代老式風(fēng)扇,將典型的通風(fēng)結(jié)構(gòu)改為端部回風(fēng)結(jié)構(gòu),減少風(fēng)路中的渦流;改變擋風(fēng)扳的結(jié)構(gòu),使冷卻空氣流向定子,轉(zhuǎn)子的需要1部位;選用新型材料制作導(dǎo)風(fēng)板,降低損耗.以增加定轉(zhuǎn)子的散熱效果.(4)空氣冷卻

10、器.在改造裝有空氣冷卻器的水輪發(fā)電機時,應(yīng)對空氣冷卻器的換熱量進行核算,并要保證留有一定措度.如不滿足,則需增加空氣冷卻器數(shù)量或換用容量更大的新型高效冷卻器.(5)軸承及其它機械部件.機組的增容改造后,由于水推力,電磁力矩和不平衡拉力增加,推力軸承,導(dǎo)軸承的負(fù)載也相應(yīng)增大.因此,應(yīng)對推力軸承,導(dǎo)軸承進行核算.許多機組改造時都將推力瓦改用彈性金屬塑料瓦.同時必須對發(fā)電機的相關(guān)部件,如主軸,轉(zhuǎn)子支架,機座,上下機架的強度重新進行核算(6)清理,檢查.對發(fā)電機進行全面清理是增容改造必不可少的工作.清洗零部件過程中應(yīng)對零部件進行全面的柱查,采用諸如町,mt或ut等探傷方法檢查一些應(yīng)力較高的部位,發(fā)現(xiàn)裂

11、紋和其它缺陷時,應(yīng)認(rèn)真分析原因并采取相應(yīng)的處理措施,確保機組增容改造后安全可靠.2.3其它配套設(shè)備的改造隨著改造后水輪發(fā)電機組容量的增大,其它配套設(shè)備包括電氣設(shè)備等都應(yīng)進行相應(yīng)的改造.3改造實例3.1湖南省張家界市花巖電站花巖電站原裝機型為:zdj-一l一180水輪機,284/1932發(fā)電機,總裝機容量為3x650kw(其中一臺水輪機型號為zd510一lh一180).1998年的特大洪水使得全部設(shè)備被淹,加之設(shè)備已運行達25年之九,機組一時難以恢復(fù)運行.為此.電站提出對機組進行改造,我公司經(jīng)過全面分析,比較和計算,推選出了幾套改造方案.由于電站設(shè)計水頭由514m提高到了58m,弓l用流量可由4

12、6.5/8增加到54m/s,同時用戶也提出了增容的要求:發(fā)電機按800kw進行設(shè)計,其實際出力應(yīng)達到775kw據(jù)此.選定改造方案為:水輪機更換新型的z啪3轉(zhuǎn)輪,直徑不變,葉片安放角定為+30.;更換新型結(jié)構(gòu)的主軸密封,提高機組運行可靠性,避免水導(dǎo)軸承被淹;更換支持蓋,滿足水輪機流道要求,確保改造后水輪機的效率;發(fā)電機除利用原機座外.全部更新定子,并維持其額定電壓3150v不變;更換轉(zhuǎn)子磁極鐵芯,磁攝線圈及相關(guān)零部件.同時,電站對調(diào)速器,勵磷裝置及所有的電氣設(shè)備都進行了相應(yīng)的改造,以適應(yīng)機組增容改造的需要.更新改造后.機組單機出力達到了協(xié)議要求的775i(w,整個電站的改造達到了增容改造的目的,

13、年發(fā)電量由改造前的l000萬kw?h提高到1350萬kw?h.湖南農(nóng)機?2002年第1期竹單板干燥機理及遠紅外干燥在竹單板干燥中的應(yīng)用劉旭-姚曉紅蔡華.袁茂強湖南省機械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測總站(41004)湖南省農(nóng)業(yè)機械研究所(41004)【摘要1通過時竹材干爆機理及遠虹外干燥的特.盞進行振討,提出了將遠虹外干爆用于竹單板干燥的新設(shè)想井付諸實施.與常規(guī)干燥方式相比,遠紅外干燥用于竹膠舍板生產(chǎn)具有湮分?jǐn)U散能力強,干燥時間短,生產(chǎn)效率高等特.點主題詞:干爆機遠紅外輻射單板干燥節(jié)能中困分龔號:11|l2文獻標(biāo)識碼:a我國竹資源非常豐富,而湖南更是全國主要竹產(chǎn)區(qū)之一.竹材以其自身所具有的優(yōu)異性能,正得到越

14、來越廣泛的應(yīng)用,短短的十幾年,竹膠合板工業(yè)形成了一門新產(chǎn)業(yè).但是,竹膠合板生產(chǎn)中直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的原材料干燥環(huán)節(jié)的工藝及設(shè)備,目前還難以適應(yīng)竹材膠臺板工業(yè)的發(fā)展.目前,大多數(shù)廠家都是采用對流傳熱方式的蒸汽f熱風(fēng))干燥窯或者是蒸汽網(wǎng)帶式干燥機其干燥質(zhì)量,干燥能力都達不到生產(chǎn)的要求,特別是單位重量脫水量的能源消耗費用較高,增加了生產(chǎn)成本.筆者在認(rèn)真分析研究竹材干燥特性的基礎(chǔ)上,提出了將近紅外干燥應(yīng)用于竹材干燥的新構(gòu)想,所研制的新型干燥設(shè)備在多處投入使用.都取得了令人滿意的效果.l竹材單板常規(guī)千燥特性分析高強度竹材膠合板以楠竹為原料.經(jīng)去青去黃,初加工成厚24ram的成型竹片;通過編織機,加工32

15、湖南省桂陽縣芙蓉電站成供上膠熱壓的竹單板.竹單板的含水率是影響熱壓肢合質(zhì)量的三大要素之一,干燥前含水率一般在50%65%,上肢前要求含水率在lo%下.在對流傳熱干燥(一般稱為常規(guī)干燥)過程中竹材內(nèi)部的水分首先移至表面,然后表面水分再汽化.水分在竹材內(nèi)部的移動叫擴散,擴散分為酲擴散和熱擴散兩種方式.由于竹材表,內(nèi)屠濕度梯度w)的存在,弓f起水分子從含水率高的付置水率低的位置方向移動的現(xiàn)象叫濕擴散;由于竹表,內(nèi)層溫度梯度(1)的存在,弓f起水分子溫廈高的位置向溫度低的位置方向移動的現(xiàn)象叫熱擴散,濕度梯度和溫度梯度的存在都使水分?jǐn)U散動力存在通過測定物料的溫度,濕度和時間等數(shù)據(jù),作出竹材干燥特性曲線如圖1,干燥特性曲線各點的斜率代表該點的干燥速率dm/dt,將各點的十燥速率對時間作圖,得出如圖2所示的干燥速率曲線由圖2可見,除了較短的預(yù)熱段外,干燥過程很明顯地丹為兩個階段,即等速干燥階段和降速干燥階段.它們之一.耄意氟,芙蓉電站是一個老電站.原裝機型為hl220一wj一50,sf8006/990四支點結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機組.由于電站實際運行水頭未達到設(shè)計要求,經(jīng)過多年運行表明其出力明顯不夠,只能發(fā)600kw左右,電站要求進行增容改造.我公司根據(jù)電站提供的水力參數(shù)和電站的具體睛況,選擇了如下改造方案原機的水輪機基礎(chǔ)部分,發(fā)電機,調(diào)速器,勵磁裝置及電