罗家桥联办电站改造工程水轮机型号的确定

李道永，杨中瑞，张 建，袁光勤

(四川省都江堰东风渠管理处，成都，610081；2.四川水利职业技术学院，成都，611200)



罗家桥联办电站改造工程水轮机型号的确定

李道永1，杨中瑞2，张 建1，袁光勤1

(四川省都江堰东风渠管理处，成都，610081；2.四川水利职业技术学院，成都，611200)

罗家桥联办电站 改造工程 水轮机型号

郫县罗家桥联办电站是都江堰灌区渠系徐堰河上的渠道引水式电站，装设三台轴流定桨式水轮发电机组，装机容量3×1250kW,额定工作水头10m，设计引用流量3×16m3/s，年发电量2151.67万kWh，年利用小时数5738h。电站通过一回35kV线路送至郫县三道堰变电站并网，另有2回35kV近区负荷线路。

罗家桥联办电站已运行22年，主要设备都已进入老化期，已达到或超过设备使用年限，同时受当时的技术条件及设计理论限制，电站装机容量偏小，水能利用不充分，所选用的水轮发电机组效率较低，且其过流部件空蚀和泥沙磨损严重，已经达到扩大性大修的阶段。因此，应综合考虑在扩大性大修的基础上进行增效扩容改造的可能性。

根据罗家桥联办电站的实际，改造工程的核心就是在不改变原水力系统及主要水工建筑物的情况下，选择效率较高、通流能力更强的水轮机，提高水能资源的利用率，达到增效扩容的目的。

关键是改造后的水轮机流道应尽量与原流道相匹配，在加大通流能力的同时，尽量减少水力损失和水力振动，不能只追求模型效率的高低，确定的主要参数如转速、吸出高度应尽量接近或优于原水轮机。总结起来，罗家桥联办电站水轮机转轮型号的确定，采取了以下技术步骤。

1 初步设计阶段

设计单位收集、查阅电站原设计参数及实际运行情况，通过水文、动能计算分析，并依据增效扩容改造的相关政策性规定，确定出增容目标，装机容量由原3×1250kW增至3×1400kW，依此确定出增效扩容设计计算的水轮机工作水头为9.8m，引用流量为3×17m3/s。

设计单位选择了三个适合于本电站的改造转轮进行分析比较，确定ZDK283作为改造转轮，并通过了设计评审。其主要性能参数如下：

型号：ZDK283-LH-180

叶片安放角：+10°

额定水头：9.8m

额定转速：250r/min

额定出力：1480kW

额定点效率：90%

额定单位流量：1.75m3/s

额定转速：146.3r/min

空蚀系数：0.6

吸出高度：+0.925m

2 实施方案报送阶段

为保证改造目标的实现，在向主管部门报送实施方案之前，联系相关设备生产厂家、行业专家及设计单位，再次对罗家桥联办电站水轮机改造转轮型号进行了论证，认为初设所选的ZDK283转轮，虽然有较高的效率，流道匹配也较优，但稳定运行工况区较窄，尾水管压力脉动较大，高水头区运行时，尾水管振动较大，建议选择其他转轮。经各专家初步论证，建议选用流道匹配更好的ZD660转轮。设计单位根据专家建议，核算了相关参数，认为ZD660转轮适用于本电站的改造，虽然效率较ZDK283低，但运行更加稳定。

3 招标文件编制

为了选择出更好的改造轮转，在招标文件编制时，要求投标方根据罗家桥联办电站改造的总体要求和改造参数，在投标文件中提供三个以上的转轮改造比较方案，并推荐出改造转轮的型号，再次对转轮型号进行遴选。

4 中标合同的技术协议签订

招标结束后，在与中标方洽谈商务合同之前，再次组织监理、行业专家、设计单位、中标方对投标文件的转轮选型方案进行论证，确定改造转轮型号，通过签订的技术协议，最终确定罗家桥联办电站水轮发电机组的改造方案，明确改造工程的主要性能、结构、材质、工艺等参数，作为设备生产、安装调试的依据。

经过两轮的充分论证，一致认为中标方提供改造转轮ZD660适用于罗家桥联办电站改造工程，运行性能良好，能够达到改造工程目标。

5 转轮型号的确定

根据改造后水轮机的水头、出力要求等参数，能适合本电厂的机型较多，但咨询相关水轮机生产厂家后，选择了ZD550、ZD560、ZD660三种转轮进行比较。转轮直径按原直径大小1.8m，则额定单位流量约1.75m3/s。根据郫县罗家桥联办电站的实际情况，增容改造后转速定为250r/min，则额定单位转速为146.3r/min。

ZD550、ZD560、ZD660三种转轮模型参数比较见表1所示，其流道尺寸见表2。

表1 转轮模型参数比较

表2 模型流道尺寸

从表1、2的模型参数可以得出，ZD550转轮虽然效率高，但其模型参数与ZD560转轮参数差距较大，不利于电站的改造，故不作选取。而ZD660转轮与ZD560转轮模型参数较为接近，且ZD660转轮效率较高，加之本电站属改造电站，在原基础尽量保持不变的情况下，最终确定选用效率较高的ZD660转轮替换ZD560转轮。其参数见表3。

表3 改造后ZD660转轮的真机参数

从表3和运行范围图(略)可以得出，选用ZD660转轮改造后，不但真机效率高，气蚀性能好，整个运行范围运行平稳，而且，ZD660转轮与原ZD560转轮模型参数几乎相同，对替换后机组的性能也影响不大，而且能达到电站增效扩容的目的，单机出力能达到1400kw,因此选用ZD660-LH-180转轮。

改造后水轮机主要参数如下：

型号：ZD660-LH-180，φ=+30°

额定水头：9.8m

额定转速：250r/min

额定出力：1.48MW

额定点效率：90%

额定单位流量：1.75m3/s

额定单位转速：143.7r/min

空蚀系数：0.6

吸出高度：+0.925m

海拔高程：545m

除更换转轮外，止漏环需要重新制作更换，支持盖与转轮过渡处的挡水圈需要重新制作更换，并更换导叶连板尼龙轴套。

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TM312：TM306

B

2095-1809(2015)01-0060-02