1、老舊水電站在實施水輪發電機組技術增容改造時要注意考慮防洪、供水、灌溉、航運及水漁業的需要。
2、老舊水電站在技術挖潛改造的對象是指具有能量潛力的電站,一般有三種情況:一是老舊水電站具有流量潛力(電站原設計保守,流量沒有充分利用);二是具有水頭潛力(水頭沒有充分利用);三是電站運行的實際參數與設計參數的變化達不到額定出力。
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機組的挖潛改造主要涉及水輪機過流部件(水輪機轉輪、水輪機導水機構、水輪機蝸殼、水輪機尾水管)和水輪發電機部分。
其中水輪發電機的改造較簡單,因發水輪發電機通常都有10%左右的容量裕度,在增容中,應密切注意水輪發電機溫度的變化。如果水輪發電機溫度升高較多,這時應考慮對發電機進行增容改造。
其方法是對水輪發電機的定子線圈、絕緣或轉子線圈進行更新改造,并且提高絕緣等級。實踐表明,在增容10%左右時,水輪發電機一般不必改造。
水輪機部分的改造,目前多采取不改變導水機構、蝸殼、尾水管尺寸以及轉輪配合尺寸的情況下,僅用更換新轉輪的方式,實現增容目的。
因此,水輪機部分的增容主要是針對轉輪進行的。
目前,在水電站運行中的轉輪絕大多數是采用傳統的一元流理論或二維勢流理論設計的。隨著流體力學和計算理論的發展,在轉輪設計方面也有了很大的進步,發展了考慮轉輪來流有旋、葉片有限厚及轉輪葉片力作用的轉輪與導葉聯合作用的基于S2流面的二維設計模型、基于S1流面的準三維設計模型、全三維設計模型和優化設計模型等,一系列較先進的設計方法和理論。
基于這些先進的設計方法和理論所設計的轉輪,在其過流能力、效率等方面都有明顯的提高,從而實現增容和提高枯水期水資源利用率的目標。
在轉輪性能的分析方面,國內已建立了由轉輪的準三元和全三維反問題模型構成的完整的現代水輪機設計系統。該系統可根據不同的要求選擇不同的權因子來控制轉輪的各項性能指標,通過多目標優化來實現對葉片性能的控制和預測。
實驗證明,該系統預測的性能指標與真機實驗基本吻合。這就改變了傳統的"理論設計→模型實驗→修正→再實驗"的轉輪研制模式,大大縮短了轉輪的研發周期,減少了研發費用,為轉輪的單件、定制提供了現實的可能性。
地方中小水電機組在轉輪的改造中采用上述先進的設計和性能預測方法,根據電站的自身情況,可方便地生產出更符合自己電站實際的高性能轉輪。
水輪機出力、水輪機效率、水輪機汽蝕性能等指標明顯優于按傳統型譜選擇和生產的水輪機轉輪。這種單件、定制的高科技轉輪的價格僅比傳統轉輪的價格略高一點,但其所帶來的效益卻非常明顯。
對增容改造的統計表明,在水輪機過流部件尺寸不變的前提下,更換性能優良的增容轉輪,可使電站機組容量提高10%~20%。