小型水电站技术改造措施的思考

陈嘉鹏

四川鑫源矿业有限责任公司，四川甘孜 626700

为了保证我国水电事业的稳步发展，坚持可持续发展的建设理念，需要大力开发水电，找到正确的水电工程与生态环境间的平衡关系，保证水电工程与生态环境间的和谐发展，在保证水电站正常开发和使用的基础上尽可能地不破坏原有的生态自然景观。当前，在我国很多省份已经建立高利用率的水利资源基础设施，因此，水电站的改造项目就变得尤为的关键。本文以水电站的项目开发作为基础，并针对小型的水电站技术做出相应的改进。

1 生态理念在水电站工程中的特点

1.1 可持续

水利水电工程在工程建设中是较为特殊的一类工程，水利水电工程的可持续发展会有效地促进我国社会文明和进步。为了保证经济的可持续发展，在设计水利工程设计方案前，首先，要构建出与当地的生态环境相协调的发展方案，比如，在建造水利工程的同时增加一部分的旅游观景项目，在充分利用水力资源的同时对当地的经济发展也可以起到积极的促进作用。其次，要准确计算工程实施过程中所需要的各类资源，合理地利用自然资源，降低相应的能源消耗，其实施过程中要贯彻保护环境，树立环保意识，促进社会的可持续发展的思想。

1.2 自然性

在生态理念中，自然性是其主要的特征表现，自然性首先就是要尊重自然、顺应自然和保护自然。水利水电工程作为一类特殊的工程建设，由于其选址的特殊性就会涉及一些周围的自然环境问题，影响着周围的自然环境，因此，在进行水利水电工程设计时，要秉持对周围自然环境不破坏的原则，从而避免破坏生态上的平衡。

1.3 社会性

国家基础设施建设是一种具有公益性的项目，因此，需要考虑它的社会性，包括它在设计时的社会价值，对社会造成的影响，在设计时要遵从生态理念，考虑当地的基本状况和需求，做出应对，比如，防洪抗旱、蓄水灌溉、水电发电等，充分利用水利水电工程的主要功能和作用以及较高的社会影响力。

2 确定改造项目，现状分析

截至目前，大部分的小型水电站已经建设完成很多年，再加上有些项目多为“三边”工程，这就导致目前一些水电站建设时的施工资料和技术资料丢失，或者当时就没有留下相关技术资料，这2种情况都会导致在进行设备相关改造和检修的操作困难。因此可以得出，收集、分析和整理水电站的历史资料是一件相当复杂与烦琐的过程，其需要相关人员相当细致地投入，从而保证技术改造工作的顺利进行。

参考目前已有的相关文献，目前我国正在使用的水电站大部分都是20世纪60年代的产品，性能不足，设备落后，会出现噪声大、运行效率低的情况[1]。而在20世纪80年代后水电站基本都是径流式电站，电站的发电效益与机组运行情况不理想，在实际运行的过程中，一些外在因素都在一定程度上施加影响，主要包括以下几种：

（1）进水口的进水量少，主要是拦水坝的去污排渣的能力达不到要求。

（2）引水渠道阻塞，导致机组无法正常运行，效率降低，主要是水电站缺少冲沙闸与冲砂道，引水渠达不到标准地冲砂效果，减少了过水量。

（3）水电站机组的发电不稳定，主要是水电站的前池水位的遥测工作不完整导致。

（4）温度过高，一方面，机组的出力不稳定，机组的轴承温度在实际运行过程中的轴承温度高于平时。另一方面，方法不对或材料不好，轴承推力采用瓦拉瓦方式或者使用不合格的轴瓦合金材料使得精度不够，导致温度过高。

（5）水轮机的转轮不稳定，受到一定的汽蚀，主要是水轮机的运行工况不理想甚至安装不完整，导致转轮受到汽蚀。而解决此问题的方法就是适当调整水轮机尾安装高程。

（6）输变电设备与发电机组不配套，导致机组不稳定，出现容量浪费或者容量不足。主要有2种情况，一种是“大马拉小车”现象，我国的大部分小型水电站的输出功率超出了主变压器或发电机的额定容量，导致发电过程中会出现弃水等不正常现，影响水电站的机组出力。另一种是“小马拉大车”现象，我国的一些水电站的水轮机出力小于水电站发电机容量，使得机组的容量浪费，损耗增加。

3 优化设计，使经济效益最大化

优化设计，首先要提到的是4个基本原则，包括特殊性、先进性、经济性与合理性。实现这些原则的基础就是因地制宜，在小型水电站的技术改造上应咨询一些有经验和能力的单位或委托。合理优化，在方案上要聘请专家根据水电站的自身特征进行严格审查和优化设计。

4项基本原则：（1）特殊性。要体现特殊性简单说就是采用不同的方式对待不同的问题。（2）经济性。最大化经济效益，最大限度增加发电机的发电量。（3）先进性。保证水轮发电机的技术先进成熟，转轮性能良好以及相关的辅助设备齐全、完善、配套。（4）合理性。制度合理和制约条件合理是水电站的合理的基础，要认真处理并且紧密结合水电站中的不宜变更的或是不能变更的制约条件。

现实中大多数多泥沙的河流导致水轮机的运行环境不理想，而为了有效更好地减少泥沙造成的磨损，就需要改善机组的运行特性，并且能够及时采取合理的治理措施，以此来使水轮机的使用寿命得到延长，在全方位的考虑下，还要确保其能够满足以上3个方面的需求。因此，水轮发电机组的改造是大部分小型发电站工作的重中之重，在进行相关的技术改造设计时，可参考以下的几项措施：

（1）一些水电站由于在水轮机上的技术落后使得性能降低，设备老旧导致运行时出状况，但是水轮机的原设计和流量等无明显变化，所以，在技术改造上有2种方法更新改造或增容改造。在选择转轮时，应考虑2方面：一是重新设计转轮，根据过流部件结构和型线进行相应的设计和改进，另一方面就是选择新型转轮，考虑与该水头段导水叶的高度情况选择相近或相同的转轮。

（2）对水电站进行减容改造。此种方法主要针对一些水电站自身的流量与水头相比原设计都有部分减少的情况，要减少水轮机的额定水头，减少水轮机的额定输出功率，就需要根据水电站的实际运行流量与水头，分析流量和水头的减少情况，然后选择合适的新型转轮或者重新设计转轮，提高水轮机的运行效率，提升年发电量，其选择和设计的基础就是要考虑水轮发电机的改造方法，确保能够提升水轮机的运行效率，使其达到理想效果。

（3）对水电站进行增容改造。此种方法主要针对一些水电站自身的流量与水头相比原设计都有部分增加的情况，要增加水轮机的额定水头，增加水轮机的额定输出功率，就需要根据水电站的实际运行流量与水头，分析流量和水头的增大情况，然后选择合适的新型转轮或者重新设计转轮，提高水轮机的运行效率，提升年发电量，其选择和设计的基础就是要考虑水轮发电机的改造方法，确保能够提升水轮机的运行效率，提高水轮机的额定转速，使其达到理想效果。

以上几种情况都涉及新型转轮的选择和重新设计转轮，其在水轮机的额定功率确定之后需要重新审核一些辅助设备，以确保它们在发挥辅助作用时是否需要进行更换或者进行一些其他操作。

（4）对于一些泥沙型水电站，必须重视泥沙等对机组的磨损程度，在进行改造时，需要采取相应的防磨损措施，当泥沙的矿物组成成分、泥沙大小等达到一定标准的情况下进行机组的相关改造设计，选择合适有效的新型转轮。

4 增容改造的注意事项

根据水轮发电机的运作原理，选择使用水轮机作为原动机，水轮机的运作效率在极大程度上将会受到影响。在现实生活中，水轮机在种类的选择技术方面会受到不同参数的综合作用影响，水电站在客观规律的影响下经常发生许多问题，所以，选择技术时水轮发电机组中具有较大难度的一方面。因此，分清主次关系是小型水电站的增容改造工作中的重中之重，首先，在改造工作之前，需要对水轮机进行严格把关考虑各方面因素之后，再进行水轮发电机改造工作，同时进行进一步的改造，主要针对水电站的金属结构和机电设备等多个方面，上述几个方面都是必须认真遵循的原则。

5 结语

综合本文的相关论述，水电站在经过相关改造后，在电站的经济效益方面起着关键性的作用，通过技术实施，能有效地提升机组设备的运行效率。本文针对小型水电站进行了相关研究分析，根据实际情况，得出相关结论。在水电站的技术改造上要严格把关，以积极严谨的态度加强管理与建设工作，落实相关工作，特别是在技术指导上，要找技术专家或者权威机构根据实际情况和水电站的发展给予关键技术指导，使水电站在技术改造上能够有相当大的改进，然后贴合实际进行合理优化，使水电站技术稳定，运行效率提高，经济效益达到最大化。最后，要树立良好的科学管理理念，重视水电站改造工作的每一步，严格审查水电站改造后的审计与验收工作，确保改造后的水电站能够完好地运行，运行状态达到最优，处于最优工况，使水电站能够充分发挥改进后的优势，提高运行效率，提升发电能量，促使水电站经济效益最大化。