碧口水电厂水轮发电机改造增容研究及实施

☆项目详细内容

水轮机是水力发电厂中最重要的旋转能量转换设备，水轮机的性能直接关系到水力发电机组的稳定可靠性、发电耗水率等方面。原水轮机稳定性差、效率值偏低、抗磨蚀能力低，白龙江碧口段年平均泥沙含量大于2.64kg/m3，泥沙主要成分为硬质石英砂占90%。通过改造达到：提高水轮机抗气蚀、抗磨损能力，延长机组大修周期至6 年；减少水轮机压力脉动与振动值，增强抗裂纹能力，改善机组的水力稳定性；提高水轮机效率，水轮机出力增加10%的目的。主要改造范围：水轮机转轮；活动导水叶；固定导叶修型；导叶臂、套筒；顶盖、底环；下固定止漏环优化；控制环、接力器和以上设备的所有连接件。

新水轮机转轮经优化设计，叶片采用抗空蚀、抗腐蚀并具有良好焊接性能的ZG00Cr13Ni5Mo 不锈钢材料并且叶片经VOD 精炼、五轴数控机床加工工艺制成。转轮与水轮机轴的连接靠摩擦传递力矩。导叶由不锈钢0Cr13Ni5Mo 经电渣熔铸整铸，具有较好的抗汽蚀和耐腐蚀性。导叶立面密封为两段压板式的三角形聚胺脂密封。为增加导叶端面封水性能，顶盖、底环在导叶关闭位置端面接触处设有分段压板式自补偿的铜密封，弹性
体材料为中硬橡胶以使在导叶处于全关位置时封水。由于原水轮机座环第二塘口（精加工塘口）经过32 年的高含泥沙水流冲蚀已残缺，新水轮机中心线调试基准确定及中心线调试过程复杂化及其解决方法有独到之处。

☆主要技术创新

1、在实施时碧口水电厂专业技术人员通过对冲蚀相对轻度的水轮机座环第一塘口（粗加工）的修整、测园后以此作为基准，通过系统的现场分析、研究、调试克服了新水轮机中心线调试基准难以确定的“拦路虎”，为水轮机改造的成功坚定了坚实的基础。

2、#1HL702 型水轮机改造为HLA835d-LJ-419 型后增发电量达2283.1 万kW·h /年·台，相当于年节约标煤8000 吨，产生当量的1.92 万吨二氧化碳减排环保效益。

3、＃1 机水轮机改造后，稳定运行区域变宽2.25 倍。#1 水轮机改造后的试验结果证明HLA835d-LJ-419 水轮机效率比HL702-LJ-410 原水机效率整体提高6～7％，最高效率达95%，加权评均效率93%以上。#1 水轮机改造后进行了大负荷试验，出力由103MW 增加到113.3MW。试验时在水头低（72.7）的工况下导叶开度仅为81％，新水轮机出力还有较大裕量。

4、调整导叶立面间隙工艺采用了偏心销调整工艺，断面间隙调整采用了不等厚垫片调整工艺，达到了导叶立面、断面间隙的精准调整。

5、在改造时配套进行了接力器核算，在不改变接力器外形尺寸的情况下，优化设计采用新型密封、增大活塞直径20mm 等措施，保证了水轮机改造后的安全可控性。

☆项目应用情况

碧口水电厂1 号水轮机改造投运后，稳定运行区域变宽2.25 倍。#1 水轮机改造后的专项试验结果证明HLA835d-LJ-419 水轮机效率比HL702-LJ-410 原水轮机效率整体提高6～7％，最高效率达95%，加权评均效率93%以上。#1 水轮机改造后进行了大负荷试验，出力由103MW 增加到113.3MW。试验时在水头低（72.7）的工况下导叶开度仅为81％，新水轮机出力还有较大裕量。

☆企业效益情况

效率提升6.4%增发电量电量与漏水损失电量合计达到2461 万kW·h /年·台。水轮机改造后按照碧电2008 年7 月1 日执行的电价0.1537 元/kW·h 计算，产生直接经济效益378.3 万元/年，延长大修工期2 年，每年平均至少节约大修费60 万元，因此改造后提高水轮机效率、减少耗水率所增发电量及延长大修工期2 年一台机组降低检修成本合计产生直接经济效益444.26 万元/年，总投资是1450 万元，在3.26 年内可收回投资。改造达到了提高水轮机抗气蚀、抗磨损能力，延长机组大修周期；减少水轮机压力脉动与振动值，增强抗裂纹能力，改善机组的水力稳定性；实际提高水轮机效率6—7%，水轮机出力增增加10MW 以上，可长周期为社会提供优质、可靠、稳定的电力。1 号HL702 型水轮机改造为HLA835d-LJ-419 型后，相当于年节约标煤8000 吨，产生当量的1.92 万吨二氧化碳减排环保效益。