中小型水電站工程改造措施技術(shù)探討

程杰　李正貴

【摘要】水力發(fā)電是一種新型節(jié)能環(huán)保的水資源利用方式，是將水流中所蘊(yùn)藏的能量轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。而我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)50年代就開(kāi)始利用水能發(fā)電，歷時(shí)悠久。在近些年來(lái)我國(guó)積極發(fā)展水利建設(shè)，我國(guó)水能開(kāi)發(fā)量達(dá)70%以上，但是在近年來(lái)發(fā)現(xiàn)早期修建的中小型水電站中，年代問(wèn)題各種機(jī)械設(shè)計(jì)落后。制備工藝欠缺，此外，早期開(kāi)發(fā)沒(méi)有很好的注重與環(huán)境的關(guān)系，以至于存在各種各樣的問(wèn)題。因此，本文就中小型水電站工程改造技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并提出一定的解決方案，為相關(guān)技術(shù)人員提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】中小型水電站；工程改造；問(wèn)題分析；解決措施

1、引言

我國(guó)水資源蘊(yùn)藏量十分豐富，分布于我國(guó)各個(gè)地方，資源開(kāi)發(fā)價(jià)值重大。在“十三五”規(guī)劃中總書(shū)記明確提出發(fā)展水利建設(shè)，發(fā)展新型環(huán)保的能源，對(duì)于已經(jīng)修建的中小型水電站要進(jìn)行技術(shù)改造，增效擴(kuò)容。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)中小型水電站總數(shù)已經(jīng)4萬(wàn)多座，裝機(jī)已經(jīng)達(dá)6000萬(wàn)千瓦，占據(jù)全國(guó)總水電裝機(jī)容量的35%，年發(fā)電量已達(dá)一千六百多億千瓦，是我國(guó)電能中不可或缺的重要部分。但是，我國(guó)很大部分中小型水電站修建于上個(gè)世紀(jì)，在修建時(shí)相關(guān)技術(shù)較為落后，制造工藝欠缺，已經(jīng)不能滿足當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展。此外，在上個(gè)世紀(jì)中，我國(guó)處于社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，在發(fā)展的時(shí)候沒(méi)有很好的考慮水工建筑與環(huán)境協(xié)調(diào)的問(wèn)題，以至于現(xiàn)在部分電站嚴(yán)重影響周邊人們的生活。所以，為了實(shí)現(xiàn)中小型水電站的可持續(xù)發(fā)展和綠色開(kāi)發(fā)，我們必須對(duì)其中不合理的地方進(jìn)行要改進(jìn)，解決其中問(wèn)題，以此提高水電站的效率。

2、中小型水電站改造技術(shù)問(wèn)題

2.1 水工建筑和引水系統(tǒng)中設(shè)計(jì)不合理

中小型水電站發(fā)電效率與引水系統(tǒng)和水工建筑有著較大的關(guān)系。水工建筑的不合理會(huì)影響整個(gè)電站的運(yùn)行，引水系統(tǒng)的不科學(xué)化修建會(huì)導(dǎo)致電站蓄水量減小，降低水電站的發(fā)電量。在很多中小型水電站中，攔污柵設(shè)計(jì)存在較大的問(wèn)題。水電站會(huì)在引水渠的前池設(shè)計(jì)沉積泥沙裝置，在引水前端設(shè)計(jì)有攔污柵，攔污柵對(duì)水流中的大型垃圾進(jìn)行攔截，然后再通過(guò)撈渣機(jī)排出。但是，不同大小的垃圾在水電站中應(yīng)該設(shè)計(jì)不同尺寸的攔污柵，統(tǒng)一大小尺寸的攔污柵會(huì)存在兩個(gè)方面的問(wèn)題：第一，攔污柵尺寸過(guò)大，小心垃圾會(huì)進(jìn)入到前池甚至進(jìn)入壓力管道中，這樣嚴(yán)重影響水力機(jī)組的運(yùn)行；第二，攔污柵尺寸過(guò)小，大小型垃圾都會(huì)進(jìn)行阻礙，但是這樣會(huì)極大的減小水流的動(dòng)能，導(dǎo)致水能減小，降低發(fā)電量。此外，在我國(guó)很多中小型水電站中為了減少建設(shè)成本沒(méi)有設(shè)計(jì)排沙渠，這樣導(dǎo)致隨著水流到前池的泥沙不斷累積，減小水電站水量庫(kù)容，極大的影響了水電站的發(fā)電效率。

2.2 水電站機(jī)組設(shè)備落后

在我國(guó)水力資源開(kāi)發(fā)歷史較為久遠(yuǎn)，水力發(fā)電開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)。因此，對(duì)于水輪機(jī)機(jī)組的設(shè)計(jì)存在著很多的問(wèn)題，尤其是中小型水電站。例如，選用的水輪機(jī)型號(hào)的問(wèn)題，在早期我國(guó)水電站選型型譜中可供選擇的較少，在水輪機(jī)選型問(wèn)題上很多設(shè)計(jì)都是直接進(jìn)行相似套用，缺乏更加科學(xué)的依據(jù)；水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)容量不匹配，我國(guó)很多中小型水電站發(fā)電機(jī)額定容量大于水輪機(jī)容量，或者發(fā)電機(jī)額定容量小于水輪機(jī)容量，這樣既浪費(fèi)了設(shè)備的容量，也增大了設(shè)備的運(yùn)行損耗；機(jī)電設(shè)備陳舊落后，在我國(guó)中小型水電站很多的采用的是上個(gè)世紀(jì)的機(jī)械設(shè)備，因?yàn)闄C(jī)件制備工藝和技術(shù)的落后，所以導(dǎo)致現(xiàn)有的一些水電站機(jī)電設(shè)備陳舊，空蝕空化嚴(yán)重，工作效率低下。這些問(wèn)題都嚴(yán)重制約中小型水電站的發(fā)展。

3、解決措施

3.1 水工建筑和引水系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)

中小型水電站改造的時(shí)候，對(duì)于其中水工建筑和引水系統(tǒng)的改造，首先我們應(yīng)該在改造之前因地制宜的制定出科學(xué)精準(zhǔn)的方案，對(duì)比較薄弱的地方進(jìn)行安全驗(yàn)證分析。在水工建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該設(shè)計(jì)有泥沙排出裝置，避免泥沙對(duì)水電站的影響。在引水系統(tǒng)中，對(duì)威脅到水電站周邊安全的地區(qū)要進(jìn)行安全分析，不管在什么時(shí)候都應(yīng)該以安全為第一要?jiǎng)?wù)。此外，在引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，水電站應(yīng)該考慮多級(jí)攔污柵設(shè)計(jì)，在引水系統(tǒng)的前段設(shè)計(jì)大尺寸的攔污柵，在引水系統(tǒng)的后端設(shè)計(jì)小尺寸的攔污柵，攔截垃圾時(shí)盡量減小水力損失。這樣既可以減少進(jìn)入水電站的垃圾，也可以不影響水電站的蓄水，從而增加發(fā)電量。

3.2 水電站機(jī)組結(jié)構(gòu)改造

對(duì)于我國(guó)陳舊的中小型水電站來(lái)說(shuō)，其中最為主要的兩個(gè)大的問(wèn)題就是水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的問(wèn)題。對(duì)于水輪機(jī)而言，在工程技術(shù)改造時(shí)，應(yīng)該實(shí)地考察水電站的發(fā)電量，嚴(yán)格進(jìn)行核算，專(zhuān)一的設(shè)計(jì)所需要的水輪機(jī)，而不是簡(jiǎn)單的套用相似水輪機(jī)。此外，水輪機(jī)的容量要和發(fā)電機(jī)進(jìn)行匹配，這樣既不浪費(fèi)水輪機(jī)的容量，也可以節(jié)約發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)成本。最后，對(duì)于水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)中因制備工藝問(wèn)題而造成較大水力損失的機(jī)件，必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和替換，利用現(xiàn)有的制備技術(shù)制備出符合現(xiàn)時(shí)代的器件。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了更好的促進(jìn)我國(guó)水利事業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)中小型水電站工程技術(shù)改造的落實(shí)，在水電站技術(shù)改造時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行改造標(biāo)準(zhǔn)。雖然這個(gè)過(guò)程是漫長(zhǎng)的，但是只要將技術(shù)改造做好了，那么我國(guó)水利事業(yè)必然有一個(gè)較大的進(jìn)步與突破。所以我們必須為此而努力。

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項(xiàng)目基金：西華大學(xué)教改重點(diǎn)項(xiàng)目（xjjg2017083）