栏杆水电站小型轴伸贯流式水轮机增容改造设计.docx

栏杆水电站小型轴伸贯流式水轮机增容改造设计詹积粮（浙江舜飞重型发电设备制造有限公司，浙江杭州310012）摘要：新疆栏杆水电站由于当时水轮机设计、制造技术落后，转轮效率低，过流能力差，总的能量指标偏低，自上世纪90年代建厂以来，发电机原设计满负荷出力500kW只能达到480kW；另外电站所在地河流泥沙含量多，过流部件容易磨损，效率不断下降至使发电机出力逐年下降，至改造前出力仅达到300kW；其中导叶、转轮等核心部件需经常维修、更换，进一步造成电站经济效益差。根据以上电站实际情况和电站方的要求，舜飞公司从2010年12月开始对栏杆电站2台水轮机整机进行了增容改造设计，于2011年9月水轮机整机改造完成并发电运行，发电机单机满负荷出力增容到了560kW。关键词：轴伸贯流式；增容改造；小型机组；转轮中图分类号：TK733+.8文献标识码：B文章编号：1672-5387（2012）02-0001-04机组旋转方向:（2）改造后参数：型号:使用水头：额定水头：额定转速nr:飞逸转速Nr:额定流量Qr:发电机额定出力Nr:最大水推力:转轮叶片安放角:机组旋转方向:从上游往下游看逆时针1电站概况本工程属国家第四批中级电气化县电站改造工程，所在地为新疆疏附县栏杆乡境内的喀什三级水电站尾水与阿瓦提干渠汇合处。栏杆水电站始建于1993年11月，于1995年5月发电，为径流引水式电站。其主要由进水闸、前池、压力管、发电厂房、尾水渠、泄水钢管组成。设计引用流量16.4m3/s,设计水头8.5m，单机引用流量8m3/s，原安装2台GD560—WZ—120、SFW500—16/1730轴伸贯流式水轮发电机组，装机容量2×500kW。本次改造对1号、2号水轮机进行全面增容改造，在原流道变动不太大的情况下整体更换水轮机，要求发电机出力达到560kW,同时要求主轴密封、导叶密封、水导瓦密封可靠。2水轮机技术参数（1）改造前原参数：GD（006）-WZ-1258～10m8.5m375r／min750r／min7.84m3／s560kW120kN+20°从上游往下游看逆时针3水轮机的增容改造设计栏杆电站改造前采用GD（560）-WZ-120轴伸贯流式水轮机。该机型是金华水轮机厂上世纪70年代初在ZD（560）转轮的基础上，配以自行设计的轴伸贯流流道研制而成。当初设计水平有限，开发的转轮效率不高；加上新疆河流泥沙多且尖硬，运行条件恶劣，对转轮、导叶等过流部件的破坏大，流道效率损失厉害；因此，栏杆电站自发电以来，能量指标一直达不到设计值，迫切需要进行改造。电站方要求不增加流量（即原进、出口流道变型号：使用水头：额定水头：额定转速：飞速转速：发电机额定出力：额定流量:最大轴向水推力：转轮叶片安放角：GD（560）-WZ-1208～10m8.5m375r/min737.58r/min500kW8m3/s94kN+15°收稿日期：2012-02-06作者简介：詹积粮（1972-），女，工程师，从事水轮机设计工作。图1水电站机电技术2第35卷动不大）的情况下整体更换水轮机，提高机组效率和发电机出力，并减少机组运行维护成本。根据现有条件和资料进行方案设计，经过分析比较，最终选定了GD006—WZ-125型水轮机。这其中很关键的一点是转轮型号和直径的确定。GD006转轮虽然是适合该电站水头段的轴伸贯流转轮，但模型流道与电站原机组模型流道相差较大，要确保改造后流道进出口部分能接上，并考虑到不匹配部分的相应效率损失，将改造后转轮直径做了适当的放大，确定为1.25m。改造后机组流道进口尺寸与原流道尺寸基本接上，中间部分至肘管段出口的水轮机流道与模型机流道保持一致，肘管出口至混凝土扩散段现场做相应的过渡处理。这样机组效率和水轮机出力理论上得到了相应的保证，同时原电站进水闸、前池、压力管、发电厂房、尾水渠、泄水钢管等都能保持不变，满足了电站方“少投资、多增效”的要求。4水轮机改造后各部件结构特点及辅助系统设计栏杆机组改造前，除出力达不到设计要求外，还存在以下安全问题：（1）原主轴密封为端面密封，由于河水泥沙多、尖硬而容易磨损，起不到封水的作用。（2）原水导轴承为水润滑橡胶轴承，主轴密封封不住水的情况下，带泥沙的河水容易进入水导轴承破坏轴瓦，以至多次烧瓦，并引起主轴断裂。（3）转轮选型不当以及在尖硬沙石冲击下，转轮及叶片容易气蚀磨损，甚至穿孔断裂，转轮更换频繁。针对以上问题，我们对栏杆机组在结构上进行了改造创新设计，力求以上问题得到缓解甚至彻底解决，同时确保检修、运行维护方便。栏杆机组改造设计的主体部件（见图1）主要包括：进水部分装配；导水机构装配；导轴承装配；主轴密封装配；大轴、转轮等转动部件装配；转轮室及直锥管装配；肘管及埋入部分装配。具体结构特点介绍如下：第2期詹积粮：栏杆水电站小型轴