【水电站】
浅谈三盛公水电站水轮发电机组增容改造
张天淼，张拥军
(内蒙古黄河工程管理局，内蒙古磴口015200)
[摘要] 文章针对三盛公水电站影响机组效率的主要因素进行分析，提出机组增容的途径。
[关键词] 机组总体效率；转轮改造
中图分类号：TM 312 文章标识码：B 文章编号：1009—0088(2015)02—0148—01
1 提高水力利用效率 2 减小机械损失，提高机组效率
1．1 提高转轮效率，适当增加转轮单位流量
转轮的改造是水电站增容改造的重点。较早投产的水轮
机由于当时技术条件的限制，性能落后，制造质量差。运行多
年的转轮经过多次空蚀后补焊打磨，变形加上过流部面磨损，
密封间隙增加，效率明显下降。例如，三盛公水电站2 机于
1972年并网发电，其流道为ZD592一LH一180型，转轮型号为
ZD510型。分别于1984年和1993年更换了ZD760型转轮。
随着科学技术的进步，转轮的设计与制造已经达到一个新的高
度。优化设计技术、CFD(计算流体力学)技术及刚强度分析技
术应用于转轮设计领域，使转轮设计技术有一个质的飞跃。特
别是CFD的应用，使转轮设计达到量体裁衣的水平。消除了
选型套用与实际水力参数的误差。叶片模压成型技术及数字
控制加工技术的应用，使JJnq-出厂的转轮与理论设计偏差缩
小，转轮效率可达94．5％ ，与老型号转轮相比，新混流式转轮效
率可提高2％ 一3％ ，轴流式转轮效率可提高4％ 一5％ 。由此
可见，转轮的改造能使机组效率有一个较大的提升。
适当增加转轮的单位流量，充分利用丰水季节水能，经济
效益也十分可观，但转轮过流量受到座环高度的限制，也就是
受到导叶相对高度的限制。改造后的转轮单位流量不可能无
限制增加，另一方面，流量加大，流量上升，空蚀特性变差，水轮
机可靠性不能保证。因此，流量增加，应提出适当的要求。
转轮选择可直接选用与实际水力参数相符或相近的转轮。
经过真机运行检验后，能量特性及可靠性良好的转轮用于水力
参数相符或相近的场合，改造的成功率有把握。且能省去模型
试验的费用。改造费用低，经济效益好。转轮选择的另一个方
法，是用与实际水力参数相差不多的转轮，经过改型设计后，直
接使用，也可省去模型试验的费用，其可靠性及能量特性也有
保证。转轮选择的第三个方法是利用CFD技术。根据实际水
力参数进行量体裁衣式的设计。理论上这样的转轮最符合实
际情况，各项指标都能达到最优。
1．2 减小转轮漏水量
由于泥沙磨损，转轮密封装置间隙增大也是机组效率下降
的原因之一。转轮密封装置损坏，检修时难度很大。例如三盛
公水电站3 机在更换转轮时，同时对密封装置进行改造，减小
漏水量，提高效率。
目前，弹性金属塑料瓦技术成熟，造价不高，应用广泛，逐
步取代传统的巴氏合金推力瓦。与巴氏合金相比。弹性金属塑
料瓦突出的优点是磨擦系数小，因此，用弹性金属塑料瓦替代
巴氏合金瓦可以减小机械损失，提高机组效率。该站早已将4
台机组的推力轴承改为弹性金属塑料瓦。值得注意的是，应用
弹性金属塑料瓦的机组停机过程较长，而且导叶漏水较大的情
况下，机组有“潜动”现象发生。三盛公水电站已对导叶漏水现
象进行了处理，因此消除了机组的“潜动”现象。
3 减小电磁损失
3．1 定子铁芯改造，减小铁芯损失
铁芯损失是发电机电磁损失的主要部分。投产较早的机
组硅钢片磁滞损失较大，加之多年运行后铁芯松动，绝缘老化，
涡流损失增加。选用性能较好的硅钢片对铁芯进行改造可使
发电机效率进一步提高。如该站3 发电机将定子绕组及铁芯
全部更换为新绕组和性能较好的硅钢片，将绝缘等级由B级绝
缘提高成F级绝缘。使发电机效率得到进一步提高。
3．2 取消直流励磁机，采用可控硅励磁
投产较早的中小型水轮发电机组多采用直流励磁机励磁。这
种励磁方式故障多，维护费用高，使机组附加损耗增加。采用可控
硅励磁方式不仅能提高励磁系统可靠性，降低维护费用，还能提高
机组效率。三盛公水电站已于1993～1999年逐步更换了4台励磁
机，其型号分别为1 机：BJ2—8T，2～4 机：ZXF一98A。
4 结语
三盛公电站是一个运行3O多年的老电站，其通过改造水
轮机发电机而使电站获得更高经济效益的做法已取得成功。
老电站挖潜改造是当今小水电管理的一个重要方面，新型高效
水轮机转轮的发展，为改造方案提供了更多选择，而计算机优
化技术的运用，可以为个案电站的技术改造实行“量身定做”，
提高额定出力和水轮机运行效率，减轻转轮的气蚀破坏，延长
机组的大修周期，增加电站经济效益。 (编校：王字霞)
收稿日期：2015—02—26
作者简介：张天淼(1970一)，工程师，现从事水利工程管理
工作
