对于丹江口小水电站增容改造探讨

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1、技术改造SMAIIHYDROPOWER2011No5．TotalNo161丹水电钻僧客改造探讨何立功(丹江口小水电有限公司湖北丹江口442700)李建松(丹江口电厂湖北丹江口42700)【摘要】随着南水北调中线工程丹江口大坝加高即将完工，丹江口小水电站水库正常蓄水位将由157m提高至170m；电站水头提高，需对引水部分强度值重新校核，并对水轮发电机组进行增容改造，以满足新水头下安全运行的要求。【关键词】小水电站增容改造计算加高，水头上升，机组水力过渡过程需进行重新核1概述算，以验证是否超出初期设计计算压力值。丹江口小水电站位于南水北调中线工程水源地2．1引水钢管及蜗壳丹江口水利枢纽大坝右岸，

2、电站建于1992年。电2．1．1关闭蝴蝶阀水锤压力计算站发电采用长133．3m主引水钢管l】联合供水，再水锤压力计算公式为：H=hM+=hM+_av_T分岔为两分支引水钢管经液动平板蝴蝶阀门与机组蜗壳连接；电站装机为20Mw混流式发电机2台。式中，hM为最高水头，取值78m；a为压力随着丹江口水利枢纽大坝加高工程即将完工，波速度，o：—：892m／；g为重力加速水唪正常蓄水位将由157／'／1提高至】70ITI，电站发电

3、．K*D^、／丽最大水头由65m提高至78m，最小水头由471"1提高度，取值9．81In／s2；V为管道内水流速；T为压至53m，平均水头由57．5m提高至68171。水

4、轮机经力波传播1个周期的时间，设定为T=0．3S；t为常运行水头范围为64～74nl，因电站引水水头发关闭时间，设定为t=90S。生了较大变化，所以也影响电站与发电相关设备正1)用总管流速=7．4m／s计算总水压力：常运行。1)由于水头上升，水压变化，引水部分引水+詈=78+4×=钢管及机组蜗壳强度能否满足加高后水位下正常安80．2m水柱全运行的要求，其强度值需重新进行校核。2)采用叉管流速?Jn=5．94m／s计算总压力：2)由于水头变化，水轮机运行工况严重偏离最优水头运行区，效率变低，空化性能和运行稳定^M+詈=78+×5．9×譬=性也出现问题，水轮机需进行改造以适应新水头运行。79．8

5、m水柱3)由于水头上升，为充分利用提升的水头潜故可得到蝴蝶阀前水柱压力为80Ⅱl左右。因蝴力，应对水轮发电机组进行合理改造，增加发电蝶阀关闭时间为90S，在阀门前引起的压力上升很效益。小，因此在90s内压力波己经衰减到非常小。但是与蝴蝶阀很近的导叶其调速器的关闭时间设定为2引水部分强度校核6．3s，远远小于蝴蝶阀关闭时间，故蜗壳处的压电站引水系统是按初期水头条件设计，引水钢力上升可能较大，故需校核计算。管、蜗壳承受最大计算压力为95m水柱。由于大坝2．1．2导叶关闭时蜗壳压力上升计算蜗壳压力上升计算主要目的是计算最大压力上收稿日期：2011一O5—26升值，校核给定的调节时间是否合理。作者简

6、介：何立功(1971一)，男，工程师，主要从事水电计算最大压力上升值分不考虑调速器延迟关闭厂生产技术管理工作。Email：ug4255@163．com的影响和考虑调速器延迟关闭的影响两种情况；另·60-小水电2011年第5期(总第161期)技术改造外，不考虑延迟关闭的压力上升系数一定是小于考验水平，针对防止进水边空化等措施考虑不足。再虑延迟关闭的压力上升系数，所以在这里只例举考者，HLD75转轮材质为普通碳钢，水力机械设计手虑延迟关闭时压力上升系数的计算过程。册对普通碳钢材料推荐K值为1．10～1．13。实际调速器关闭时间为=6．3S，延迟系数k=运行水头区间值为i．25～1．76。对应的空

7、化系0．8，压力波传回到导水机构的时间为T=0．34s，数盯值为0．144～0．211，难以保证水轮机在新水采用计算方法求最大压力上升系数，得到在水轮机头下安全运行。关闭末了时且考虑延时关闭影响时的压力上升值为水头提高后，特性水头下原水轮机额定工况运=33．5％。行空化系数明显降低，转轮叶片进水边负压面将产由此可得到蜗壳内的压力值：生涡流，叶片进水边空化气蚀破坏，空蚀特性变HM=hM×(1+)=78+(1+33．5％)=差，难以保证水轮机转轮在高水头条件下的无空化104．1m水柱安全运行；运行区严重偏离最优效率区，效率明显由此看出，蜗壳的最大压力值为HM=104．1m下降；机组额定出力时导叶

8、开度明显减小，导叶开水柱，超过初期蜗壳承受最大计算压力95m水柱。度可能经常运行在50％～70％区问，机组高频震为确保引水系统安全运行，又不进行大规模、大资动加大，严重影响机组安全运行。因此，必须进行金投入对引水系统进行改造，最终通过论证可以调水轮机改造。整调保计算值，将调速器紧急关闭时问由6．3s调新水轮机转轮研发是结合电站现场已有具体条整至8S，有效地降低了水锤压力上升值。经计算，件，并在考虑引水系统流量