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1、灯泡贯流式水轮发电机组的选择小水电2OO7年第6期(总第138期)技术改造灯泡贯流式水轮发电机组的选择梁洪波(广东省阳山县水利局广东阳山513100)【摘要】灯泡贯流式水轮发电机组主要用于低水头径流式水电站,其设计水头的选择方法与中,高水头电站有较大差别.结合实例介绍了灯泡贯流式机组的主要参数选择方法和步骤.【关键词】水电站增容改造灯泡贯流式水轮发电机组参数选择1概述阳山县地处广东省粤北山区,是全国水电农村电气化县,小水电资源丰富,全县水力资源理论蕴藏量32.7万kW,可开发水力资源27.7万kW.到2006年底,全县有小水电站186座,装机容量24.42万kW.
2、黄燕水利枢纽位于阳山县境内,属连江流域中游,坝址以上集水面积4179kin,是一座具有航运,发电,灌溉功能的水利枢纽,在枢纽右岸建有一座100t级船闸,枢纽左岸建有黄燕水电站.由于黄燕水电站为分期建成,并因受地形的限制,电站共有三个厂房,电站使用的水轮机都是ZD760型轴流定桨式水轮机,共有机组13台,机组额定容量很小,单机容量分别为125kW,160kW和250kW,设计水头6.5m,总装机容量2230kW.由于电站装机容量偏小,电站近年来的年平均发电量1331万kW?h,相应年利用小时5969h,而且丰水期还有较长时段的弃水,水资源没有得到充分利用,很有必要对
3、电站进行增容改造.经过对站址处的水能资源重新进行计算分析,结果表明电站增容改造后合适的装机容量为11700kW,多年平均发电量4340万kW?h,年利用小时3709h.电站增容改造后年均增加发电量3009万kW?h,经济效益显着.由于电站一,二期工程建于上世纪70年代,三期工程建于80年代,机电设备都已经使用了20多年,机电设备老化严重,机组故障率高而效率很低,并且因地形限制,如果继续保留旧电站厂房,没有足够的地方扩容机组.所以增容改造方案拟拆除旧电站,装设大容量,高效率的机组.2机组型式及数量选择21确定机组型式本电站为河床式径流电站,机组正常运行水头范围3.O
4、m～6.35m.根据此水头范围,可选择的机型有轴流式及灯泡贯流式两种水轮机.采用灯泡贯流式机组与轴流式机组相比,具有如下特点:1)电站从进水到出水方向基本是轴向贯通,流道形状简单,水力损失较小,施工方便,机组平均效率比轴流式高2%一3%.2)贯流式水轮机具有较高的过流能力和较大的比转速,在水头和功率相同的情况下,贯流式水轮机转轮直径比轴流式水轮机小约10%～15%,机组价格可相应降低.3)贯流式水电站机组结构紧凑,减少厂房的建筑面积,减少厂房的开挖量和混凝土量,根据有关资料分析,土建费用可以节省20%30%.4)贯流式电站一般比立式轴流式电站建设周期短,投资少,收
5、效快.5)根据国外水轮机的发展历程和国内水轮机的发展趋势,设计水头在15m以下的水电站,应优先选用贯流式水轮机.综上所述,电站改造采用灯泡贯流式水轮机,根据本电站的水头变化范围,装机容量及目前灯泡贯流式机组的生产情况,机型选为GZ1250B--WP,该种转轮具有单位转速较高,单位流量较大,效率较高的优点.2.2确定机组台数主要从水工建筑物及机电设备投资和运行管理两大方面对电站采用2台机和3台机两个方案进行技术经济比较.经过比较,3台机方案较优,所以电站采用3台机组.3机组主要参数选择3.1确定水轮机的额定水头r本电站属低水头径流式电站,采用灯泡贯流式机组,其额定水
6、头的选择方法与中,高水头电站有显着不同.中,高水头电站下游尾水位的变化对设计水头的影响很小,有的甚至可以忽略不计,但是低水头径流式水电站由于水头低,下游水位的变化?39?技术改造SMALLHYDROPOWER2007No6,Tota/No138对机组的运行水头有显着的影响.低水头径流式电站机组的额定水头Hr是指电站在机组发足装机出力并保证有一定时段的满负荷运行时间的对应点的机组净水头,而中,高水头电站一般是指机组发额定出力时的最小水头.机组设计水头选择一般可按下列步骤进行:1)作出电站下游的水位一流量关系曲线.2)根据下游水位一流量关系曲线计算出临界弃水点水头J,
7、该水头是指水流出力正好等于电站装机出力时的水头(净水头).3)如果机组设计水头日r取值大于临界弃水点水头j'电站永远发不足装机出力,机组设计水头Hr的取值必须保证电站发足装机出力,而且还要保证电站在一定的时间内发足装机出力.4)选择机组设计水头日r时以临界弃水点水头J为基准,然后根据站址处的流量特性及下游水位流量关系确定Hr.5)在低水头电站机组设计水头选定时,必须充分考虑机组水头损失的影响.因为机组水头损失的绝对数值虽然不大,但是其占设计水头数值的百分比较大,国内就有过因忽略了机组水头损失而导致电站发不出装机出力的教训.机组水头损失可取0.5m,因为设计时水头损
8、失的取值比
