水电行业的领先企业

2014-04-07 05:08邓持恒,蔡建清
水利水电快报 2014年6期
关键词:水轮机水电水电站

1 阿西布朗勃法瑞公司

电力与自动化技术集团阿西布朗勃法瑞公司(ABB)赢得了一份价值约1.5亿美元的采购合约,公司将为跨越1670km的世界最大容量输电线路提供关键元器部件。该输电线路将位于中国西南的四川省宜宾所产生的电力输往位于中国东海岸的浙江省。

该合约于2013年一季度签订,内容包含换流变压器、直流滤波器和8000MW溪洛渡-浙西输电线路换流阀的其他一些关键元器件,合约预计将于2014年完成。这段800 kV特高压直流输电线的传输接口将能输送相当于8座大型电站发电量的电力,每年可提供400亿kW·h电力,满足1100余万中国消费者的需求。使用可再生水力资源将有助于每年减少超过1200万t煤炭的燃烧,减少碳排放逾3400 万 t。

ABB电力产品部门主管伯恩哈德·尤克尔表示,将继续支持中国建立全球最大、技术最先进的电网。这份订单增加了公司在中国的业绩,也为公司在当地的工程、制造与设计施工提供了有力支持。

2 阿尔斯通公司

阿尔斯通(Alstom)公司在世界各大洲都有水电工程项目。在世界发电容量排名前4位的水电站中,都能找到阿尔斯通生产的水轮发电机。2013年,史上最大输出功率的水轮发电机组在中国向家坝水电站投入运行了。阿尔斯通也为向家坝水电站提供了4台800MW/889 MVA的发电机组。2014年,向家坝一经投产运行,其输出功率将成为中国第三,世界第七的水电站。

在北美市场,现有设施的“高龄”化是拉动水电投资的一个主要因素。其中加拿大的水电站服役已超过40 a,在美国则超过了55 a,它们都需要维修、翻新或更换。阿尔斯通的团队致力于在减少停运时间的同时提高发电站的绩效,这一客户驱动革新的传统使运营收入以及水电资产的绩效、可靠度和实用性得以最大化。

公司的整修工作涵盖水轮机、发电机、控制装置、热交换器和涉及水轮机转轮技术的维修。工程实例有水泵水轮机(列温(Revin)抽水蓄能电站)、法式水轮机(契夫约瑟夫(Chief Joseph)水电站,美国)、无油转桨式水轮机(霍勒佛森(Holleforsen)水电站,瑞典)和水斗式水轮机(维舒普勒亚格(Vishnuprayag),印度)。

可再生能源在发电组合中的比例稳定增加。水电不仅是可再生能源的领导者,在将间歇性可再生能源如风能、太阳能所发电力送入电网的过程中,它也扮演着核心角色。目前阿尔斯通公司正在为3个功率总和为2900MW的变速抽水蓄能电站提供14个水泵水轮机、变速马达发电机和控制系统。

阿尔斯通公司表示,强大的水、电设施(具体如水轮机、发电机、控制系统和水利机械设备等)建造实力和世界最先进的电网解决方案(公司提供的集成或独立方案广泛适用于电站的新建或翻修工程),使阿尔斯通公司在水电行业中拥有独特而宽广的业务范围。

阿尔斯通公司也提供成套服务,这种服务被称为“电站终生服务”,让客户能管理、保护、最大化或升级其水电站。这项服务有三大模块,包括:

(1)评估、安全和扩展;

(2)重置;

(3)水电站升级。

这三大部分涵盖了水电站使用期间需要的所有服务。

3 博莱克威奇公司

博莱克威奇(Black&Veatch)公司在人类能源、水利和通讯等基础设施的咨询和设计施工,以及为政府和环境市场提供必要服务等方面都有重要贡献。公司目前在美国周刊《工程新闻与纪录》发布的设计公司500强排名中,排在能源类第三,水利类第七的位置。

成立于1915年的博莱克威奇公司在全球拥有100多个办事处。为了达成“建立一个不同的世界”的目标,公司持之以恒地为其客户提出的最复杂任务提供可靠和具有创新的基建解决方案。服务内容包括规划咨询、设计施工和资产管理。博莱克威奇公司在世界水电行业已运行了超过40多个年头,成果遍布近500项工程,设计的装机功率总和超过了50000MW。如此高产的业绩只有可能在最苛刻而高效的预算和最紧的工期等条件下完成。该模式帮助公司实现对客户的承诺-让基建投资收获最大的回报。

资产管理的首要步骤之一是对于目标项目的技术、数据、工具、程序和实物资产的运作和结构有深刻的理解。博莱克威奇公司使用的是国际固定资产管理标准(PAS 55),该标准为英国资产管理协会制定,用于指导如何进行良好的资产管理,来帮助程序评估和工具的改进。因其为资产管理实践中所公认的优秀标准且非常实用,所以PAS 55被各国公司广泛采用。

博莱克威奇公司运用专业技术瞄准解决水电客户们多样的资产管理需求,其焦点是继续改进设施的开发、交流方式,并共享投资信息以制定预算决策。

该公司的资产管理办法是关注于工程主要项目的主次排序与运行维护管理两个方面。在基本工程项目排序部分,主要是基于项目事故的可能性和后果,使用简单的试算表来排列主次顺序。该方法可定制且可买断,让顾客们在开发完成后能继续将其用作管理工具。

一个有效的资产管理程序还应该包含运行与维护管理。在这一组成部分中,通常包括建立现有系统的健康指标,定义经营效益及其年度基准,认识相关维修和置换的潮流,以及对项目失败可能性和后果的评估。在项目约束条件下工作并使用最新的软件,博莱克威奇的资产管理专业人士们展示了成功攻克项目挑战和促进项目开展的能力。

4 富杰思科公司

近20 a来,富杰思科(Fugesco)股份有限公司一直为水电行业提供直径最大为4m的完全机械密封,公司的产品有径向式密封和轴向密封。机械径向、轴向密封的首要目的就是保持水轮机轴和顶盖间对水密封的性能。根据密封所承受的压力,需要用到至少2套碳纤维密封拼环。该公司表示,这种密封产品很可靠,安装起来相对简单且易于操作和维护。

公司所有的径向式轴封是完全分离的或未分瓣的,并且特别为发电的水轮机设计。密封产品也可以为用户专门定制设计,使之适应用户已有水轮机的结构和规格,以满足运行要求。

轴向式密封是为应用到水轮机和用于污水处理、过滤以及灌溉的大型水泵而特别设计,这些密封措施是能自行校准、平衡分离的表面密封,它能承受巨大的转矩、压力和轴位移(径向和轴向)以及与此轴系统相关的推力。公司为客户准备的各种方案可以依照水轮机的运行情况而选用。

5 地质工程股份有限公司

美国地质工程股份有限公司(GEI)成立于1970年,是一个精通地质、环境、水资源和生态科学领域的专业工程公司,该公司在美国拥有26个办事处,有550多名技术人员、雇员均持有股份。GEI参与了35000个项目工程,这些项目遍布美国50个州及20多个国家。

GEI提供从规划到设计,再到工程施工的各项服务。公司的地质工程师为大坝安全评估和土石坝及其附属结构如泄洪道、水下出水口的设计提供支持。GEI曾为众多的隧道、结构、大坝和其他一些工程项目设计了挖掘支持系统和围堰。公司也参与过很多防洪工程和岸堤工程的设计。

公司最近完成的项目包括:

(1)赫奇赫奇水电站霍尔姆斯压力水管的绳索检测;

(2)横加公司的进水塔三维有限元动态稳定分析;

(3)太平洋煤气和电力公司的40个溃坝分析和50个溢洪道容量分析;

(4)严格按照国家标准,为遍布全美的客户提供安全检测服务。

在联邦能源管理委员会(下称FERC)的权威监管下,GEI公司参与了坝工设计,比如水电行业中的大坝、抽水蓄能电站以及与水利相关的运河、渠道和管道等这些项目的设计、运行和维护必须依照严苛的国家标准。

GEI公司的水利水电专家拥有联邦能源管理委员会的执照,并在水电项目的规划与施工方面拥有丰富的背景和经验。

公司员工积极参与FERC主导的新工程规范的制定,新规范需使影响决策的风险具体化。

6 莫特麦克唐纳公司

100多年来,莫特麦克唐纳(Mott Macdonald)公司帮助客户完成了数个行业中最具挑战性的世界著名工程。

该咨询公司自20世纪初以来在全球重要大坝工程中扮演着主要角色。它由两家公司合并而成,其创始人之一M.麦克唐纳先生,负责了1907年埃及阿斯旺大坝的第一个5 m加高工程,以使其库容增加至25亿m3。莫特麦克唐纳公司手中现仍有数个世界重大在建项目。

该公司最近刚刚完成了乔治亚州3座总装机400MW水电站设施的可行性研究和环境社会影响评估工作。咨询公司雇佣它的全球智囊为大坝和电站选址,使其兼顾可建造性的同时,能从河流中获得最大的电能,将对环境和社会的影响降至最低,并使当地利益相关者能从项目开发中获得利益。公司随后进行投标设计和采购服务,现在正着手3项计划中的第1项,即Shuakevi HEP的详细设计以及施工监理工作。

安大略电力公司(OPG)价值16亿美元的尼亚加拉隧道是加拿大最大的清洁能源项目之一。该设计与施工项目是一条长为10.2km、直径为12.8 m的导流隧洞,用以水力发电和包括综合性取水和泄水任务,该项目建成以后,将为现有的亚当贝克电站额外提供足够的水用于发电,将为16万家庭提供清洁能源。莫特麦克唐纳公司为OPG提供业主代表服务,内容包括合同文件准备、设计评审、施工监控和合同管理。

莫特麦克唐纳公司还在从事巴基斯坦塔贝拉大坝输出功率的增容工作,该项工程为水电站增加了1410MW的输出功率,比之前认为利用现有水资源可行的计划多增加将近400MW。项目的成功主要归功于新的隧洞和电站设计使能耗最小化,并最大限度地利用了资源潜能。可行性研究和投标设计之后,公司目前正在进行详细设计和塔贝拉IV期扩建项目的监理工作,该工程对解决巴基斯坦的能源短缺极其重要。

为保障旧金山湾区的供水,莫特麦克唐纳公司为加州阿拉米达县的新坝工程提供施工管理,该新修大坝用于替代已服役85 a的卡拉维加斯大坝。旧坝离卡拉维加斯活断层很近,易受到地震伤害,以至于联邦水资源局因此在2011年降低了它的水位,使库容降至原水平的30%。而新的大坝设计可以抗7.25级地震,以恢复该水库1.4亿m3的蓄水能力。

7 内斯公司

内斯(NAES)公司于1980年开始经营,从项目运营到施工再到维护,其服务项目多样而独立。这些服务通过紧密联系的各子公司和职能部门提供,服务项目包括:

(1)运营和维护;

(2)施工与维护;

(3)水轮机检修;

(4)提供人力资源解决方案;

(5)为电站与人事效率改进而设计的定制化服务。

公司总部设在华盛顿,其他办事处位于美国的德克萨斯州、纽约、宾夕法尼亚州、北卡罗来纳州、密苏里州、新泽西州、俄勒冈州和路易斯安那州。

从关机前操作测试到设备组装后的定位检查,NAES为任何大小的水电项目提供全套专业服务,包括监理、劳动力、设备和材料。无论项目地点在哪里,NAES公司表示都能提供符合当地标准和情况的技术来保证项目的成功。装机70MW的华盛顿州的考利茨瀑布水电项目,在一次洪水当中有一扇闸门发生故障,NAES公司电力承包商为其提供可施工性检验和现场返工,该水闸因为液压系统的超压卡在了打开状态,造成了28.3m3/s的泄流,并使业主承受着发电收入的损失。

公司与一家工程公司和钢铁厂合作,快速而熟练地解决了这一困难状况,并让该设施为未来将要到来的洪水做好了响应准备。所有的改型,包括部件和设备的预定和运送,经过计划以后均与春季径流之前的小流量相符合。

团队整合了一套创造性的计划,能将竖直放下的检修闸门转换成适合非平衡工况的轮式设计。设计包括急拉检修闸门让下游变成上游,加装密封件和一系列37.5 t和50 t滚轮到新的下游面,来分散坝面荷载和15 t的边滚轮的荷载,同时团队也维修了发生故障的闸门。

8 奥森伯格公司

1906年,水力发电成为奥森伯格(Ossberger)公司的主营方向,因为小型水电站必需面对各种坝址条件并满足多功能需求,为此奥森伯格公司建立了特制的水电站和拦污栅清理系统,设计满足绝大部分的要求。

公司总部设在德国巴伐利亚州的魏森堡,在46个国家设有代办处,有130位雇员工作在五大洲将近100个国家中。该公司参与了超过10000座水电站的生产和安装。

在1922年奥森伯格公司设计制造的自由射流水轮机获得专利之后,最初一代的奥森伯格双击式水轮机由公司创始人弗里茨·奥森伯格开发,并在1933年获得专利。时至今日,它已在被多次改进以后,目前仍在许多工程中被广泛应用。

双击式水轮机由依照特定项目选址地的参数,比如流量和水头而制造的标准化部件组装而成,这种模块化系统主要是考虑了高质量的特制水轮机的生产成本。

该型水轮机平缓的功率曲线对于径流式水电站来说十分理想,因为其他水轮机因缺乏足够水流而停止发电时,它仍能保持出力。主要原因在于奥森伯格水轮机是分为2个部分,供水的流入由导流叶片控制,导流叶片将水流切分,在缺水条件下导流叶片仍能引导水流冲击水轮机下方的叶片以维持发电机发电。2个倒流叶片可以分别自动或人工操控。

奥森伯格公司最近的一项工程在智利的阿利彭(Allipen)河上,对该工程是实施双机组方案并于2012年上线运行。其水头为20 m,流量为18 m3/s。这2个同款的双击式水轮机发电功率总和接近3MW。水轮机由安装在长5km引水渠的末端,该引水渠从河流中引水并用以灌溉附近的农田。在冬天,当不需要灌溉和雨季的时候,所有的水流被用于发电。水轮机被奥森伯格公司开发安装的SCADA控制系统控制调节。

9 瑞特米尔公司

2013年,瑞特米尔(Rittmare)公司宣布发布2款新产品:瑞特米尔水位流量控制仪和一款新的RISONIC超声波流量计模块控制器。

9.1 流量控制仪

控制仪被设计用于高精度压力测量、水位和容积管理、坝堰流量控制、水渠、管道及拦污栅调节。该控制仪具有以下特点和优点。

(1)众多数学函数

Add/Sub/Mul/Div/Pow/Int/Diff/Filter;

(2)集成了拥有远程访问能力的数据记录器;

(3)数据进出相互独立绝缘,互不干扰;

(4)32位并行代码通过外部模块输出(二进制,二进制十进数);

(5)通过外接GSM/GPRS调制解调器的讯报警;

(6)内建网络服务器,便于配置和诊断;

(7)低电耗(典型能耗 7W),休眠模式(<0.5 W)

(8)免维护且适用于恶劣环境。

9.2 RISONIC模块控制器

RISONIC流量计模块控制仪则被用于管道、渠道的流量控制,压力钢管的调节和水轮机及水泵的效率测定。该控制器具有以下功能与优点。

(1)高测量精度,可以精确到显示测定值的0.5%;

(2)1…5超声模块最多20个测量通道;

(3)超声模块的模块化概念减少了下游通道的成本;

(4)每个控制器最多有4个测量截面(包括多管道,多渠道);

(5)双向流量测定(抽水蓄能电站);

(6)控制器内有网络服务器便于配置;

(7)基于IEC 60870-5-104规约和网络通讯协议的通讯机制;

(8)极好的长期稳定性,无需再次校准。

10 福伊特水电公司

作为一个具有行业领导地位的全线供应商,福伊特(Voith Hydro)水电公司的产品包括了从电气和水力设备元件到为客户订制的方案及服务,业务范围包括从新修交付使用的电站到现有电站的现代化升级改造工程。此外,福伊特公司还在开发新技术,比如海洋能开发技术。公司在全球的运行经验已超过140 a,在全世界拥有5000多名高技术雇员,无愧为水电领域的龙头企业。

活跃在南北美洲、亚洲和欧洲,福伊特水电公司对于客户总是触手可及。公司表示,数十年来,公司扎根于业务开展的所有地区,例如,美国宾夕法尼亚州分公司于135 a前成立。

从那时起,福伊特水电公司一直为北美地区重大水电项目提供水电设备,例如1976年,当时最大的水泵水轮机在巴斯康地建成。福伊特水电公司最近的成功项目之一是爱荷华州佩拉市旁的红岩水电站项目,福伊特水电公司将为该电站供应设备。电站的输出功率峰值有望达到55MW,2016年,该电站将开始为4万个家庭提供清洁能源。

相似地,福伊特水电公司在巴西的业务始于1964年的圣保罗。位于圣保罗的制造厂是福伊特集团内最大的工厂之一。在当地,将厂址选择在靠近客户和项目的位址,体现了福伊特水电公司的经营特色。

福伊特水电公司正在开发生产可再生能源方面的产品和环境友好的工程技术。水电能源是一种高效的生态能源,经过常年的研发投入,福伊特水电公司发明了鱼类友好型水轮机,无油转轴,杰出的高效发电机和StreamDiver——一种新开发的微型紧凑的水轮机,该水轮机可以在敏感的生态栖息地运行。

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