（浙江富春江水电设备有限公司 浙江杭州 311505）
摘要：为确保电站的安全生产，对水轮发电机组提出维护管理决策，有效提高电站检修维护效率，避免传统电站运行模式造成的风险隐患。文章对水轮发电机更新改造的技术进行分析
关键词：电站；设备运行；更新改造；技术要点
前言
目前我国低水头径流式水电站的装机容量在不断的增加，自20世纪90年代以来，灯泡贯流式水轮发电机组由于效率高、投资少，建设工期短，特别适宜低水头电站的开发而得到迅速发展，特别是近10年以来，灯泡贯流式水电站的装机容量在不断的增加。由于该机组是一种新型机组，在对发电机组的运行与维护方面目前还未有一套完整的标准，均是参照运行与维护经验较成熟的混流式水轮发电机组相关的规程进行运行与维护。但由于贯流式机组的特殊结构，给运行与维护带来了许多不便之处，特别是对机组进行大修与其他类型的机组相比工作量大得多，检修很不方便。
1 水轮发电机组维护管理技术要点
1.1发电设施维护要点
对发电机组进行全面的解体检查和修理，以保持、恢复或提高设备性能。导水机构导叶端立面间隙较大，漏水量大；调速器主配引导阀针塞和阀套漏油；监控温度信号采集故障；转动油盆漏油；发电机定、转子油污较多。
1.2变电设施维护管理过程
1.2.1检修前期
检修单位负责编制施工四措，提交给业主单位和运行单位审查。检修开工前，业主单位的安生部、运行部应汇同电站管理人员对检修队伍进行安全交底、技术交底。检修开工之前必须履行两票手续，经检查确已具备开工条件后批复开工。
1.2.2检修过程
检修队伍开工后，应按照检修进度计划合理安排。检修队伍拆机过程中应按文件包要求测量记录拆机过程中的数据。检修质量验收实行三级验收，修复、回装、试运行各阶段须及时填写质量验收单，修复、回装阶段一级验收为检修班组、二级验收为检修负责人、三级验收为电站管理人员，试运行阶段的三级验收为业主生产领导。
1.2.3检修后期
检修回装工作结束后，检修负责人对检修项目及检修现场进行检查，确已具备试运行条件后，提交完工报告单给业主单位审查，业主单位汇同运行单位共同检查后，运行单位配合检修单位安排机组开机试验。
2 水轮发电机组的更新改造技术
2.1水轮机流体解析计算
数值模拟基本计算方法如下，求解器选用显式分离求解器；湍流模型选用RNGk-ε湍流模型，壁面处理选择标准壁面处理函数；压力和速度耦合方式选用压力-速度校正方法即SMPLE算法；连续性方程、动量方程、湍动能方程和湍动能耗散方程均采用二阶迎风格式离散计算。由于活动导叶和转轮叶片是周期性对称的，因此选取一个对称周期区域进行计算，由于旋转的转轮和静止的导叶存在计算区域相互干涉的情况，不能采用单一坐标系进行计算，因此，在干涉面附近采用过渡网格技术进行连接处理。网格划分采用四面体网格划分方法，网格划分尽可能细化，在转轮叶片头部和尾部等区域网格密度适当加大，网格划分对计算结果的准确度有较大影响。在流体解析计算过程中，由于保留使用的蜗壳、尾水管等的流道形状与基准转轮的差异所产生的效率损失，通过在基准模型转轮的性能上增减解析结果，这是该电站水轮机效率的预测方法，流体解析结果的压力分布图如图1所示。考虑到尾水管高度已经由原机组决定，因此在性能设计时需要将气蚀性能和效率性能二者都进行最优组合。气蚀性能的评价是通过二相流解析来完成，二相流解析能够正确评价流场中气泡的存在对流体的影响，二相流解析结果如图2所示，图中白色部分表示气泡。在现场通过压力时间法实测了水轮机的效率，CFD解析结果与实测结果的对比如图3所示。由现场效率试验得到的水轮机效率满足合同中的保证效率。通过对比，可以看出CFD解析的预测效率与真机实测的效率基本一致。
2.2水轮机结构
为了维护的简化和有利于环境保护，使用了一些新技术对该水电站的水轮机进行了改造。水导轴承采有水润滑方式，主轴密封采用无供水机械密封方式，导叶接力器采用油电混合接力器操作方式。
（1）水润滑水导轴承
水导轴承为筒式瓦结构，轴承采用膨胀系数极小的新型水润滑材质，轴承水槽与轴承为一体式结构，与主轴一同旋转。水槽的设计通过离心力使水自动循环，利于储藏在水槽内的水满足冷却要求，从而实现不需要供水，简化电站的维护。这种轴承结构是将以往轴流式水轮机使用的旋转油槽进行改进，从而应用到水润滑轴承上。
（2）主轴密封
一般的水轮机主轴密封采用盘根式或者机械式密封结构。为了防止密封部件的干摩擦需要供润滑水。Gansa水电站采用了省略供水装置的免维护机械密封结构。通过对密封材质的改进，实现了无需供润滑水密封结构。
（3）导叶操作系统
导叶的操作由以往的油压操作改造成为油电混合操作方式。油电混合操作接力器是通过可逆活塞泵将高压油直接打入接力器缸来操作导叶，比一般的电动接力器方式能够做的更小，布置简洁。由于结构更小巧，能够满足原机组结构空间有限，保留使用原有基础的前提条件。由于水轮机蜗壳前没有设置进水阀门，另设置了用于导叶紧急关闭的蓄能器，蓄能器也用于发电机的制动器操作。
3发电机改进
3.1冷却方式
发电机的冷却方式采用与原机组相同的出口管通风方式，保留使用原机组的出口管和阻尼器。
3.2发电机轴承
轴承布置与普通机组一样，发电机上部是推力轴承和上导轴承，下部是下导轴承。发电机轴承材料均采用塑料瓦轴承，起动摩擦力小，维护简化。
3.3发电机制动
为了简化维护，导叶由电动接力器操作的电站，发电机制动一般采用气制动或电磁制动。由于本电站没有设置水轮机进口阀门，停机时导叶漏水引起转动部件转动的可能较大，为了有较大的制动力，需要数台制动器才能满足要求。由于基础尺寸已经确定，布置不下足够的制动器数量。因此，该电站利用油电混合接力器的油压系统，采用了油压式制动器。用于导叶操作的油压蓄能器，能够满足油压制动器的要求，所以不需要增加其它辅助设备。
结语
电站机组改造有助于提高发电效率，为发电机组的安全稳定隐形打下了坚实的基础。在发电设备检修维护阶段，要综合考虑设备维护与控制标准，从发电设备运行过程中存在的具体问题出发，提出切实可行的检修维护技术方案，切实做好设备检修维护工作。
参考文献
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论文作者:邹军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/19
标签：机组论文; 水轮机论文; 轴承论文; 电站论文; 发电机论文; 效率论文; 水轮论文; 《电力设备》2017年第15期论文;