中小水电站增容改造技术的必要性；

近年来，随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，电力负荷峰谷差愈来愈大，增大中小型电厂在电网系统中的调峰、调频能力也愈来愈重要，要求提高地方电网的负荷率和经济效率，通过对水轮机转轮改型，可提高机组效率，增加电站容量，改善机组运行的安全稳定性。

据统计我国中小型水电站45000余座，拥有机组70000余台，总装机容量达2020×10⁴ kW，有近一半为50～60年代制造的设备。由于当时条件限制，存在以下问题：

1）  水轮机转轮制造技术落后，效率较低，过流能力差，总的能量指标偏低，与90年代国内外先进转轮相比，真机效率约低2%～5%以上。

2）  水轮机与水轮发电机选型不合理，性能指标较低，偏离了高效率区，且高效率区狭窄，振动区范围大，空化性能差等。严重影响机组的安全稳定运行，甚至电站选择水轮机与发电机容量匹配不当，从而大大限制了机组出力。

3）  水轮机运行可靠性差。受当时设计、制造水平限制，水轮机抗汽蚀、抗磨损、抗振动性能差，经几十年运行，机组汽蚀、磨损、振动严重，运行条件恶劣、事故隐患不断增加，并使效率下降，机组长期在低效率下运行，浪费能源。

4）  自然条件的变化。有的水轮发电机组经几十年投运，上、下游水位已发生较大变化，原有转轮运行已大大偏离设计工况，甚至无法正常运行。

新一代高性能的X型叶片转轮水轮机是90年代发展起来的高性能混流式水轮机在世界水轮机行业已被广泛采用，我国的几个大型电站的水轮机叶轮均已采用了X叶型，并取得了很好的经济效益。我们通过参与三峡机组等转轮设计研究，希望引入X型叶轮叶型对我国已建成的大量中小型水电站增容改造，以促使中小型水电站取得最大的经济效益和社会效益。

增容效益分析

1）  增容改造的费用远低于新建电站费用。

据统计，增容改造的费用其单位千瓦造价仅为新建电站单位千瓦造价的10%～30%，增容后，有的电站仅用几个月就可收回增容改造费用。如在我国目前已被增容的广西拉浪电站3台机共增容9000kW，总投资396.16万元，如按重选坝址，新建一座9000kW水电站，按单价4000元/kW计，需投入资金3600万元，而如今仅花新建电站投资的11%，拉浪电站3台机增容于1993年3月竣工，仅1993年新增容量就创产值467.5万元，超过了3台机的增容改造费用。增容后，每台机容量增加了17.6%。据统计，我国目前约有20000MW以上装机需要增容改造，如按每台机增容15%计，可增加装机容量3000MW。

并且据对15个国家已增容改造的389台水轮发电机的调查表明，经过增容改造的水轮发电机的可靠性与经济性与新的水轮发电机一样好。

2）  提高了机组安全发电的可靠性

机组经增容改造后，水轮机的水力性能、振动性能、汽蚀性能将会大大改善。由于采用了新技术、新材料、新工艺，提高了绝缘等级，改善了通风条件、散热条件，将使发电机事故率大大降低；机组运行时的不安定因素得到彻底改变，大修周期延长，大修费用降低。如丰满电厂8号机经增容改造后，13年内未发生过定子线圈绝缘事故。

3）  产生了较大的社会经济效益

增容改造不仅使机组能安全稳发，产生直接的经济效益；而且由于增加了系统调峰容量，增发了水电季节性电能及增加了系统事故备用容量，它所产生的社会效益远远大于其直接经济效益。例如增加系统事故备用容量，由于此电量是在系统发生事故的情况下提供的，它既防止了系统事故的扩大，又避免了事故停机，对急需用电的各行各业用户而言，其所产生的社会效益是难以估量的。

以上改造的机型基本上为混流式机组。据统计，国内水电站70%以上为混流式机组，所以混流式机组是水电站设备改造的重点。目前国内外对水轮机增容改造的措施主要有以下几个方面：1）更换新转轮。水轮机转轮是能量转换部件，水轮机的水力性能、振动与汽蚀主要取决于转轮性能。国内50、60年代生产的转轮比目前先进的转轮效率约低2%～5%；且因长期运行，叶片汽蚀后多次补焊往往变形严重，汽蚀、振动加剧，效率降低。因而在实施水轮机增容改造时，往往采用更换新转轮这一措施。如陆水电厂更换新转后，真机最高效率比原机型提高9%，加拿大GE公司从1975年开始，提供了223个新转轮，进行了57个水电站的增容改造，平均出力提高了15%，总出力增加了850MW。2）水轮机整机更换。利用原有水工设施，对不宜继续使用的水轮机，可进行整机更换。我国一般不进行水轮机整机更换，但对局部流道有的机组进行了修形，如对固定导叶的叶形进行修形。3）修复、改造水轮机部件。如对转轮叶片进行修形等。
四川省峨眉山市东电水轮机制造有限公司
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