博罗县农村水电增效扩容改造技术浅说
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摘要：由于受当时的技术水平及施工和经济条件的制约,博罗县农村水电站设备普遍老化,平均综合效率低于65%，大量浪费水能资源,还存在安全隐患。本文介绍了我县农村水电站的情况，结合我县实际叙述了农村水电增效扩容改造技术的方法及建议。
关键词：农村水电；增效扩容；改造；博罗县
中图分类号：TV文献标识码： A
博罗地处广东省中南部，珠江三种洲东北端，广东三大水系之一的东江环绕博罗近百公里，境内有较大流29条，水资源充沛，年均降雨量1814mm，有大中小型水库453座，地表水流量77亿立方米，水能蓄藏量达5.73万kw。目前，全县共建有农村水电站60宗，分布在的11个镇，装机108台共31415kw。其中国有电站28宗，装机18370kw，集体电站24宗，装机9200kw。
1 现有农村水电站的主要问题
博罗县农村水电站大多建于上世纪八十年代，个别早的建设于上世纪七十代未，迟的也就建于上世纪九十年代初，大多数电站都经过二十年以上的运行，普遍存在以下问题：
1.1设备老化，综合效率低
由于受当时的技术水平和经济条件限制，水轮机蜗壳锈蚀、转轮气蚀；活动导叶、导水机构磨损；发电机绝缘老化；部分发电机励磁系统备品备件无从购买等，这些水电站机组设备大多老化严重或已超过使用年限，个别机组存在安全隐患，造成水轮发电机组平均综合效率低于65%，如通过增效改造，增效潜力将可达到20%。
1.2安全隐患多和水资源利用率低下
博罗县为农业大县，受当时经济条件制约，大多数国有和集体电站通过银行代款融资建设，受当时设计水平，施工技术条件等影响制约，水电站设计标准普遍偏低，加上二十多年的生产运行，存在着水工建设物、金属结构和机电设备老化，挡水建筑物、引水渠道和压力管道、伸缩节等跑、冒、滴、漏和机组温度过高长期存在，通过扩容改造优化设计，增加20%的容量没有问题。
2 增效扩容改造的主要技术内容
农村水电增效扩容的主要目的是实现增加容量或者提高效率，为此应组织专家对电站进行调查论证，因地制宜地找到适合电站实际的增效扩容改造内容。根据实际情况，博罗县的农村水电站增效扩容改造的主要内容有：改造水工建筑物；改造金属结构；改造机电设备。
2.1水工建筑物的改造
改造水工建筑物的主要目的是提高水量利用率，主要改造内容有：
⑴对挡水、泄水建筑进行改造；
⑵对输水渠道进行衬砌、维修、排沙、清淤等；
⑶有条件的电站可以将输水明渠改为压力管；
⑷对尾水渠结构进行改造，以改善尾水流态。
2.2金属结构的改造
金属结构的改造主要目的是提高水量利用率，同时提高电站的安全性，改造的主要内容有：
⑴更换压力管道，加大压力管的直径；
⑵更换和维修伸缩节，减少渗漏；
⑶对拦污栅的结构进行改造，减少输水系统的水头损失；
⑷更换水头损失大的阀门，维修或更换引水渠道的闸门，减少漏水。
2.3机电设备的改造
机电设备的改造是电站增效扩容改造的重点内容。
⑴水轮机的改造。水轮机的改造主要有水轮机整体更换和水轮机部分机件更换二种。对于水轮机整体更换的，水轮机的选型就非常重要，选型不好，直接影响到发电机组的出力，以前水轮机的设计均是通过模型试验进行开发、优化，这已成为行业设计的标准做法了，但模型试验技术成本高昂，所需时间长，近年来，也有采用计算机水流动态分析技术（CFD）及应用数字模拟实验台系统（NTS）进行设计的，这些技术的应用都有其自身的特点，并不适合我县农村水电站增效扩容改造实际，由于参加农村水电增效扩容改造项目的水电站均运行时间较长，管理人员对自身水电站的特点非常清楚，对他们提供的资料可以满足设计的需要，作出最优选择，使新机组的实际工况达到相关要求。如寨头二级水电站和石湖二级水电站，根据多年的运行经验和对比，得出同功率机组选择750转/分钟的机组比选择1000转/分钟的机组水量利用率高。更换水轮机部分机件也是常用的改造方法，由于数控加工技术的广泛采用，大大提高了转轮叶片、导水机构等关键部件的加工精度，还有冶炼技术的提高和新材料的应用，为我们通过更换水轮机部分机件达到增效目的提供了保障，更换水轮机部分机件通常的做法是更换新式转轮和导水机构，这是最经济可行的方法。
⑵发电机的改造。发电机的增效改造方法有三种，一是更换发电机，将原有刷励磁系统改为无刷励磁系统，这样可以实现增效的同时，解决原发电机绕组绝缘老化的问题，这种方法投资大点。二是改造原发电机定子绕组，我们可以通过加大绕组的线径，提高发电机的槽满率，采用环氧粉云母做绝缘材料，用高性能导磁材料做发电机槽楔，改善通风结构降低温升等，通过这些改造可以减少发电机铜损、铁损，提高定子的额安电流，从而增加发电机出力。三是通过无功电容器补偿的方法提高功率因数，减少无功电流的同时增加有功出力。
⑶水轮发电机组附属设备的改造。水轮发电机组附属设备的改造主要包括调速器、励磁设备等的改造。调速器目前我县主要采用的是PLC型电液微机调速器，该型调速器运行安全可靠，大大减少了运行人员的工作量，适应了水电站计算机监控的需要。由于发电机炭刷、换向器易于磨损，配件购买困难，励磁设备一般改为无刷励磁装置和微机数字式励磁调节器。
⑷变压器的改造。由于参加农村水电增郊扩容改造项目的单位运行时间较久，很多变压器已经老化，有的是工业和信息化部公布的高能耗落后淘汰的变压器。变压器的更换应更换成新的低损耗节能式升压变压器。
3 小结
随着农村水电增效扩容改造项目的全面开展，很多电站积累了不少的改造经验，值得我们借鉴，使改造项目达到增效和扩容的目标，从而提高发电收入, 有效改善农村水电经营状况。充分发挥资源优势, 壮大农村集体经济, 实现农民增收。同时，消除设备隐患, 减少电站运行对人员的过分依赖, 解决电站对运行人员素质要求过高的问题。通过优化设备配置设计, 减少厂用电设备、降低电站能耗。
参考文献
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