【文摘】长潭水电厂水轮发电机组整体增容改造，提高了设备可靠性，全部改造完成后，电站总装机容量增加１．８８ＭＷ，经济效益十分显著。

【主题词】水电站 机电设备管理 运行可靠性 技术改造 增容改造 经济效益

１增容改造的必要性

长潭水电厂位于浙江省台州市黄岩区境内永宁江上游，是发电运行近４０年的老厂。全厂共３台水轮发电机组，其中１号、２号机为上世纪６０年代匈牙利向我国偿还债务的抵押产品，型号为ＫＯ２０／６—１８７０ＶＬ，单机容量为４．１６ＭＷ，３号机为上世纪７０年代重庆水轮机厂生产，型号为ＨＬ１２３—ＬＪ—１２０，单机容量为１．６ＭＷ，设计年平均发电量为２０００万ｋＷ·ｈ，担负黄岩区的调峰任务。

１．１机组存在的主要问题

１．１．１水轮机

１）转轮效率过低。１９９７年长潭水库管理局委托水利部农村电气化研究所对１号、２号机组进行效率实测，在水头２１．３ｍ时１号、２号水轮机最高效率分别为８３．９％和８４．７％，在水头２４．２ｍ时１号、２号水轮机最高效率分别为８２％和８４．１％，而且在绝大部分时间内，水轮机在效率为８０％以下的区域内运行。３号机组转轮为整体铸造，叶片型线不符原木模尺寸，厂家在设计说明书中保证设计工况效率为８２％，根据目前的技术水平，轴流转桨式和混流式水轮机真机效率可达９１％以上，因此，现水轮机效率明显过低。１号、２号转轮叶片密封采用弹簧牛皮止漏装置，虽经多次改革，仍不能达到国家标准，转轮体漏油现象严重。

２）导水机构。机组由于在上世纪６０年代安装时，座环水平度偏大，底环产生变形，引起顶盖的导叶轴孔与底环的导叶轴孔不同心，使导叶之间不能相互平行而密封性能不好，每次关机均需关闭主阀才能停机，严重危害到机组安全运行。

１．１．２发电机

定子、转子由于超期服役，线圈绝缘老化严重，定子温度偏高，特别不适合在夏季高温时运行，担心发生绝缘击穿事故，不得不低于额定负荷运行，而汛期时多为夏季，正是电厂发电高峰时段，常造成生产和安全的矛盾。

１．１．３调速器

１号机组采用ＹＤＴ—１８００电液调速器，２号、３号机组采用机械液压调速器，调速器死区大，动态特性和稳定性差，桨叶导叶协调性差。

１．１．４附属设备

附属设备基本上都存在着问题和缺陷，有些已严重危及主机安全运行。

１．２水库正常蓄水水位抬高

１号、２号原机组设计水头为２１ｍ，允许的最大工作水头为２５ｍ，预计几年后水库将完成移民、除险加固和永宁江治理工程，正常水位将提高３ｍ，设计水头将达到２４ｍ，而汛期实际最大工作水头将会大于２８ｍ，实际运行的最大工作水头超过水轮机最大工作水头，１号、２号转轮叶片根部出现过裂缝，经补焊修复过。因此水库水位的抬高，原机组转轮已不适应要求。

２机组增容改造的可行性及效益

机组的整体增容改造是在原机组位置上，保持基础结构基本不变的前提下，对水轮发电机组进行整体更换或改造，同时对机组励磁、调速及测量装置等配套设备进行更换和改造，并增加单机同期，计算机监控装置等新设备，以提高机组运行可靠性和自动化程度。

２．１增容改造的可行性

经可行性分析后，在保证额定功率因素０．８不变的条件下，１号、２号发电机有功功率由４．１６ＭＷ提高到５ＭＷ，３号发电机有功功率由１．６ＭＷ提高到１．８ＭＷ，认为技术上是可行的，机组能保证安全、可靠运行。

２．２增容改造的效益

长潭水轮发电机组增容改造全部完成后，电站总装机容量由９．９２ＭＷ提高到１１．８ＭＷ，年平均发电量由２０００万ｋＷ·ｈ提高到２４００万ｋＷ·ｈ，机组效率的提高减少了耗水率，增加了发电量，此外还提高了机组的调峰能力，发挥了显著的经济和社会效益。

３机组增容改造情况

目前，长潭水电厂已完成１号、２号机组的增容改造，２００３年年底前完成３号机组的增容改造。长潭水电厂３台机组的改造由水利部农村电气化研究所设计。１号、２号水轮发电机组由克瓦纳（杭州）公司制造，３号水轮发电机组由杭发厂制造，辅助设备由国内厂家制造。

３．１机组增容改造的主要项目

３．１．１水轮机

除埋设部件基本不动外，重新设计制造转轮、顶盖、接力器等。

１）转轮。１号、２号机转轮型号为ＺＺ（ｋ４０６５０６）—ＬＪ—１９０，转轮叶片材质采用ＺＧ０６Ｃｒ１３Ｎｉ５Ｍｏ不锈钢材质，整铸结构，采用四坐标数控机床加工，桨叶端部活动范围内的轮毂表面加工成球形，减少桨叶与轮毂之间的间隙，已降低通过此间隙的漏水量。在额定水头２４ｍ时，发额定出力５．２１ＭＷ，厂家保证原型水轮机的效率不低于９３％，在全部运行范围内，原型水轮机最高效率保证不低于９３．６％。３号机转轮型号为ＨＬＡ—ＬＪ—１２４，转轮上冠、下环材质为ＺＧ２０ＳｉＭｎ，叶片采用ＺＧ０Ｇｒ１３Ｎｉ６Ｍｏ，采用铸焊结构，在额定水头２４ｍ时，发额定出力１．９２５ＭＷ时，厂家保证原型水轮机的效率不低于９２％，在全部运行范围内原型水轮机最高效率不低于９２．６％。

２）导水机构。导叶顶盖和底环采用钢板焊接而成，在导叶活动的范围内设有可拆卸易更换的不锈钢抗磨板，导叶轴承采用聚四氟乙烯板结构水润滑的复合材料。

３）水导轴承。水导轴承为稀油润滑筒式轴承，采用新型的抛物面契形瓦自润滑结构，不设冷却器，能安全经受机组从最大飞逸转速滑行直到停机（不加制动）的全部过程，在工地无须刮瓦，维修方便。

３．１．２发电机

１号、２号发电机为整体全新制造，型号为ＳＦ—Ｊ５０００—１８／３３００，为立式悬垂式三相交流空冷发电机，３号发电机定子机座及铁芯和转子磁轭采用原保留件，其余的全部更新，其型号为ＳＦ—Ｊ１８００—２０／２６００，３台发电机定子、转子绕组和定子铁芯采用Ｆ级绝缘（按Ｂ级运行）。

３．１．３主阀

３台机组阀门均为全新制造，其中１号、２号机阀门型号为ＰＤＦ４０—ＷＹ—３００，３号机阀门型号为ＰＤＦ３０—ＷＹ—１７５，３台阀门的密封设在出水侧，密封面采用斜面结构，因而有很好的自密封性能，阀门的活门均为铸焊平板结构，活门与阀体均按偏置设计，增加活门在动水关闭时的自关闭能力和可靠性。

３．１．４调速器

３台调速器均采用武汉三联水电控制设备公司制造，１号调速器型号为ＢＷＳＴ—８０；２号调速器型号为ＷＳＴ—８０；３号调速器型号为ＳＬＴ—１８００，３台调速器均采用可编程控制器，能使水轮发电机组在各种工况下稳定运行，可实现机组的自动或手动开、停机，并网运行，并同上位机计算机进行通讯实现远动控制。

３．２增容改造中的问题及解决方法

３．２．１水轮机抗汽蚀性能

２号转轮在２００２年首次大修时转轮轮毂发现汽蚀，我们对１号机组转轮轮毂部分采用不锈钢堆焊，堆焊宽度为３００ｍｍ，加工后深度３ｍｍ。

３．２．２定子及下机架地脚螺栓定位

开始设计时定子、下机架的地脚螺栓准备重新制造，开凿原基础混凝土，然后重新浇筑，由于在操作时发现设计的地脚螺栓长度为１．５ｍ，开挖老混凝土相当困难，并且重新浇筑后，经计算当发电机发生短路或任何不平衡情况的应力下，新基础不能满足要求，极易产生位移，影响机组运行。经计算分析机组增容后原基础的定子及下机架螺栓均能满足新机组的运行要求，但存在地脚螺栓无法精确测量，基础板标高不一致等问题，根据以上问题采取了以下措施：①凿除原来的定子机座（凿除中保护好地脚螺栓）。②将新的定子机座高度降低５０ｍｍ，在基础板与定子机座加上一块５０ｍｍ的过渡钢板，按照顺序将基础板、契形板、过渡钢板、定子机座组装好，定出定子机座基础板标高。③将过渡板在地脚螺栓位置配划钻孔。④调整好定子、下机架的水平、中心、高程后，将过渡钢板与定子机座焊接好，浇筑好二期混凝土。经实际试验和运行表明，以上措施切实有效，解决了定子与下机架的基础问题。

作者单位：黄岩长潭水电厂