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1、水轮发电机组增容改造探讨湖南农机?2002年第1期水轮发电机组增容改造探讨湖南零陵发电设备有限公司张拥文【摘要】全璃服授期在2O年娃上的中小水电站特别多.可通过利用新技术,新材料,新工艺等手段对漶流式和轴流或水轮机发电机组进行更新坩容改造,以连到电站增薯和提高经济垃益的茸的.针对花岩,芰蓉两水电站所提出的改造方案,实施后已取得巨太的社会袭蓝和经济效益主题词:水轮机水轮发电机技术更新改造中田分妻号:TK73文畎栅瓿码:A从5O年代以来,我国建设了一大批中小型水电站.这些电站为国家的经济建设和发展作出了赛出贡献,但水轮发电机组和附属设备现已陆续进入退役期或技术改造期.对此,我们应运用现代先进技术和
2、先进制造工艺进行改造更新,使其继续发挥作用和创造更好的经济效益.1电站技术改造的方式和趋势1.j更新改造这种改造方式一般适用和发电机线龋老化需以新替日的电站.这类电站在当时采购机组时,机组选型比较合理.水轮机转轮使用性能良好.且电站的水力参数没有发生变化,无需增容故只需修理或更新少部分零件,即可达到改造要求.更新改造所需的工作量不大,费用亦不多.这种改造不会带来诱人的效果.1.2增窖改造这种改造方式大致可分为两类.第一类是:机组零件有一定程度或较大的损坏,加上电站舶水力参数发生了比较大的变化.如水头提高,流量增加.原来的机型已不适应现水力参数,这时需要重新选择水轮机机型.根据现有的水力参数精确
3、定出发电机的转速和容量,并且将机组的大部分零部件进行修理或更新,如更换新型的水轮机转轮,重新制作发电机定转子线圈,或提高绝缘等级等等.第二类是:电站的水力参数没有变化或变化不大.但由于原机型本来就不太适台电站参数;或水轮机的转轮使用性能不佳.而且设备有一定程度的损坏.这时电站会提出将机组进行维修或改造,并且要求有一定的增客效果.这种情况下.一般只需要更换性能比较优良的新型转轮就能达到增容改造的要求.而增客改造与更新改造大不一样,它不仅能给电站多创造经济效益,也能创造良好的社会效益,还可对整个水电设备制造行业的发展和进步起到积极的推动作用.因此,老电站增客改造是设备制造企业和电力运行单位所共同关
4、注的.可以说.增容改造是电站技术改造的主要内容,是老电站改造的一大趋势2电站增容改造的基本方法2.1水轮机改造方法收集电站有关原始资料,根据机组多年运行的实测资料确定水力参数,接重新确定的参数米选择适合电站螽行的新型水轮机型号.包括转轮型号和转轮直径.水轮机改造过程中,要特别注意改造部件和保留部件之间的匹配问题,所选择的新型转轮尽量与原机型的导叶高度一致或相差甚小.新转轮直径与原转轮直径尽量相等或相差不多.因此.在进行水轮机改造时,需要拿出2个以上方案进行综合技术经济分析,选择出最优秀的改造方案.男外,在选择新型转轮时,不能单独追求转轮能量特性的优秀.还要兼顾转轮的汽蚀特性,因为已建水电站中太
5、多数的尾水位没有变化或变化不大.即水轮机的吸出高度无法改变.这样就必须要求新型转轮的汽蚀系数要比原转轮小或至少相等,以免改造后的水轮机在运行中出现严重的汽蚀损坏现象.给电站稳定运行带来后患,影响电站发电效益.同时应对电站的引水系统进行全面的测量和分析,重新进行调节保证计算,确保改造后机组运行的安全性和稳定性.以下介绍几种新型转轮及其与相应旧型转轮的基本性能参数比较.供电站增客改造时选型参考.(1)1”03转轮.由天津电气传动研究所研制,各项性能指标优于ZD760转轮.其使用水头(Hm”=9m),转轮流道以及导叶高度转轮轮毂比叶片数均与ZD760转轮相同.只是叶片翼型不一样.是新电站选型和安装Z
6、D760型水轮机电站增容改造的最理想转轮.(2)znjeso2转轮.是由水刺水电科学研究院开发的一种高效转轮,其推荐使用水头范围830m.该转轮叶片共有3个转角位置,其中0.时效率最高.zDJP5O2转轮与ZD560以及ZD560s,ZD500相一湖南农机?2002年第1捆比,具有良好的效率及气蚀性能.其导叶高度,轮毂比均与ZD560相同,与ZD560a和zD500也相差无几,是新电站选型和老电站增容改造的理想转轮i31HLD92转轮:该转轮系东方电机厂研制开发的新型转轮,适用水头范围为1035m,填补了轴流式与混流式之问的空白.其叶片数为8个,不带下环,导叶高度为035D.,故能替代HL24
7、0,HL310,H也60等型号的混流式转轮.它具有良好的能量性能:晟优转速达100r/n,最优流量为1225L/s,最优点效率达91.2%,限制工况效率高达90%,是水头为1035m电站选型和电站改造首选的优秀转轮.f4JHLA2,HL86,H296,551等新型转轮由哈大电机研究所研翩,性能优良.适用的水头范围为2550m.其导叶高度除HLA551为0.304D,外,其余3种转轮均为0315D;最高模型效率可达到915%一93%.这些转轮都能作为老电站增容改造的选用转轮.2.2发电机改道范囝及方法1)定子.要增加水轮发电机的容量,首先要对定子进行改造,重点考虑定子绕组和定子铁芯.定子绕组的改
8、造常采用下列方法:改造绕组的绝缘系统,减薄绝缘厚度以改善散热性能;采用较薄的铜股线,减少股线交流损耗;采用更完整的换位技术减少涡流损耗.在定子的改造中还可以根据实际需要更新定子铁芯,并适当增加铁芯高度和定子槽数,以提高电负荷;并采用最新的高导磁,低损耗的优质硅钢片以及采用非磁性通风槽钢和齿压板可降低涡流损耗.(2)转子水轮发电机增容改造时,一般可不动转子结构及励磁绕组.但增容容量较大及转子温升过高时,可采取下述处理措施:应适当增加转子铁芯高度,更换励磁绕组;着定子,转子问气隙较大,或气隙不均匀时,可适当调整气隙,以降低励磷电流,减小励磷绕组电流密度,降低转子温度;适当减薄磁极托板,增加少数几匝
9、敲授线圈,降低励磁电流;转子壤间有足够位置时,可增加磁极线圈的宽度来降低转子温度;采用楔边形铜线或散热匝的结构,增加磁极线圈的散热面积.也可降低转子温升.3)通风冷却系统.在对发电机进行改造时.应对原发电机的风路进行考察,测量和分析,以理顺风路,减少通风涡流损耗,并将通风量控制在适当的范围通风量可按以下公式进行计算:Q:cDtnxl0/s)改造常采用下列措施,以提高其通风冷却效果:取消风痢或用改进的风扇取代老式风扇,将典型的通风结构改为端部回风结构,减少风路中的涡流;改变挡风扳的结构,使冷却空气流向定子,转子的需要1部位;选用新型材料制作导风板,降低损耗.以增加定转子的散热效果.(4)空气冷却
10、器.在改造装有空气冷却器的水轮发电机时,应对空气冷却器的换热量进行核算,并要保证留有一定措度.如不满足,则需增加空气冷却器数量或换用容量更大的新型高效冷却器.(5)轴承及其它机械部件.机组的增容改造后,由于水推力,电磁力矩和不平衡拉力增加,推力轴承,导轴承的负载也相应增大.因此,应对推力轴承,导轴承进行核算.许多机组改造时都将推力瓦改用弹性金属塑料瓦.同时必须对发电机的相关部件,如主轴,转子支架,机座,上下机架的强度重新进行核算(6)清理,检查.对发电机进行全面清理是增容改造必不可少的工作.清洗零部件过程中应对零部件进行全面的柱查,采用诸如町,MT或uT等探伤方法检查一些应力较高的部位,发现裂
11、纹和其它缺陷时,应认真分析原因并采取相应的处理措施,确保机组增容改造后安全可靠.2.3其它配套设备的改造随着改造后水轮发电机组容量的增大,其它配套设备包括电气设备等都应进行相应的改造.3改造实例3.1湖南省张家界市花岩电站花岩电站原装机型为:ZDJ-一L一180水轮机,284/1932发电机,总装机容量为3x650kW(其中一台水轮机型号为ZD510一LH一180).1998年的特大洪水使得全部设备被淹,加之设备已运行达25年之九,机组一时难以恢复运行.为此.电站提出对机组进行改造,我公司经过全面分析,比较和计算,推选出了几套改造方案.由于电站设计水头由514m提高到了58m,弓l用流量可由4
12、6.5/8增加到54m/s,同时用户也提出了增容的要求:发电机按800kw进行设计,其实际出力应达到775kW据此.选定改造方案为:水轮机更换新型的z啪3转轮,直径不变,叶片安放角定为+30.;更换新型结构的主轴密封,提高机组运行可靠性,避免水导轴承被淹;更换支持盖,满足水轮机流道要求,确保改造后水轮机的效率;发电机除利用原机座外.全部更新定子,并维持其额定电压3150V不变;更换转子磁极铁芯,磁摄线圈及相关零部件.同时,电站对调速器,励磷装置及所有的电气设备都进行了相应的改造,以适应机组增容改造的需要.更新改造后.机组单机出力达到了协议要求的775I(w,整个电站的改造达到了增容改造的目的,
13、年发电量由改造前的l000万kw?h提高到1350万kW?h.湖南农机?2002年第1期竹单板干燥机理及远红外干燥在竹单板干燥中的应用刘旭-姚晓红蔡华.袁茂强湖南省机械产品质量监督检测总站(41004)湖南省农业机械研究所(41004)【摘要1通过时竹材干爆机理及远虹外干燥的特.盏进行振讨,提出了将远虹外干爆用于竹单板干燥的新设想井付诸实施.与常规干燥方式相比,远红外干燥用于竹胶舍板生产具有湮分扩散能力强,干燥时间短,生产效率高等特.点主题词:干爆机远红外辐射单板干燥节能中困分龚号:11|l2文献标识码:A我国竹资源非常丰富,而湖南更是全国主要竹产区之一.竹材以其自身所具有的优异性能,正得到越
14、来越广泛的应用,短短的十几年,竹胶合板工业形成了一门新产业.但是,竹胶合板生产中直接关系到产品质量的原材料干燥环节的工艺及设备,目前还难以适应竹材胶台板工业的发展.目前,大多数厂家都是采用对流传热方式的蒸汽f热风)干燥窑或者是蒸汽网带式干燥机其干燥质量,干燥能力都达不到生产的要求,特别是单位重量脱水量的能源消耗费用较高,增加了生产成本.笔者在认真分析研究竹材干燥特性的基础上,提出了将近红外干燥应用于竹材干燥的新构想,所研制的新型干燥设备在多处投入使用.都取得了令人满意的效果.l竹材单板常规千燥特性分析高强度竹材胶合板以楠竹为原料.经去青去黄,初加工成厚24ram的成型竹片;通过编织机,加工32
15、湖南省桂阳县芙蓉电站成供上胶热压的竹单板.竹单板的含水率是影响热压肢合质量的三大要素之一,干燥前含水率一般在50%65%,上肢前要求含水率在lO%下.在对流传热干燥(一般称为常规干燥)过程中竹材内部的水分首先移至表面,然后表面水分再汽化.水分在竹材内部的移动叫扩散,扩散分为酲扩散和热扩散两种方式.由于竹材表,内屠湿度梯度w)的存在,弓f起水分子从含水率高的付置水率低的位置方向移动的现象叫湿扩散;由于竹表,内层温度梯度(1)的存在,弓f起水分子温厦高的位置向温度低的位置方向移动的现象叫热扩散,湿度梯度和温度梯度的存在都使水分扩散动力存在通过测定物料的温度,湿度和时间等数据,作出竹材干燥特性曲线如
16、图1,干燥特性曲线各点的斜率代表该点的干燥速率dm/dt,将各点的十燥速率对时间作图,得出如图2所示的干燥速率曲线由图2可见,除了较短的预热段外,干燥过程很明显地丹为两个阶段,即等速干燥阶段和降速干燥阶段.它们之一.耄意氟,芙蓉电站是一个老电站.原装机型为HL220一WJ一50,SF8006/990四支点结构水轮发电机组.由于电站实际运行水头未达到设计要求,经过多年运行表明其出力明显不够,只能发600kW左右,电站要求进行增容改造.我公司根据电站提供的水力参数和电站的具体睛况,选择了如下改造方案原机的水轮机基础部分,发电机,调速器,励磁装置及电气设备不变,只将原HL220一WJ一50水轮机更新改造为HLA286一wj一50型.当时双方协议要求水轮机出力选790kW,改造后的机组发电功率完全达到4结束语已建水电站的增容改造是水力发电行业设备更新的重点和热点.它不仅能推动水电设备制造行业的技术进步,更能给电力行业带来可观的经济效益,促进整个国民经济的快速发展.水电站设备的改造费用相对较低,且无需象火电机组增加不可再生能源的消耗,只有更加充分地利用水力资源.用现代化的新技术,新工艺,新材料对水电站的陈旧设备进行增容改造是经济的,也是可行的.I
