東江水電站3號機減振增容改造及效益分析

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１概況

　　東江水電站位于湘水支流耒水中上游，控制流域面積４７１９ｋｍ^２，以發(fā)電為主，兼有防洪、航運和工業(yè)用水等綜合效益。安裝４臺機組，于１９８７年１１月首臺機組發(fā)電，在系統(tǒng)中主要擔負調峰和事故備用任務。由于機組投產(chǎn)以來，振動非常大，不僅不能調頻，而且嚴重威脅發(fā)電和水工建筑物安全，因此，我廠計劃五年內完成４臺水輪發(fā)電機組減振增容改造，３號機組屬首臺改造項目。２００２年７月１日，３號機減振改造主體工程正式開工，通過半年的努力，３號機于２００３年１月８日上午１０時通過７２ｈ試運行，標志著其主體工程全面竣工。

２原電站存在的主要問題

　　東江水電站原機組是容量為１２５ＭＷ的混流式水輪發(fā)電機組，轉輪型號ＨＬ１６０－ＬＪ－４１０。原機組投產(chǎn)以來，相繼發(fā)生水輪機振動、轉輪葉片大量裂紋且頻繁出現(xiàn)、上冠下環(huán)空蝕嚴重、尾水管里襯撕裂、十字補氣架脫落、尾水進人門開裂、導水機構連臂松動、水導軸承松動、導瓦間隙增大、大壩裂紋等重大問題。

　　２．１水輪發(fā)電機組振動的主要原因

　?。保┧啓C設計選型不當。大東江機組運行水頭范圍為８１ｍ～１３９ｍ，水頭變幅過大。額定水頭為１１８．５ｍ，而原機型最優(yōu)工況的設計水頭１０４ｍ，在１２０ｍ以上水頭運行，水輪機存在較大不宜運行工況區(qū)。２）機組轉速選擇偏低。東江機組的額定轉速因歷史原因選用１６６．７ｒ／ｍｉｎ，在高水頭段遠離最優(yōu)工況，致使轉輪進口水流沖角較大，水流對葉片頭部形成撞擊，并產(chǎn)生復雜的高頻或中頻水壓脈動。３）制造質量差。轉輪進出口節(jié)距誤差大，最大為１４．２％（標準為３％）；葉片焊接時安放角度位置有偏差，而異種鋼焊接工藝質量又得不到保證，加劇了機組的振動和破壞。

　　２．２定子鐵芯松動原因

　?。保┲圃熨|量先天不足。鐵芯沖片材質選擇不當，本身不平度大，而且漆膜熱收縮量大；齒壓條剛度不夠，不能克服齒部散張問題。２）鐵芯壓裝置不合理。如何保持鐵芯的壓緊力，并補償鐵芯長時間運行后產(chǎn)生熱膨脹變形沒有采取有效措施。３）安裝工藝質量存在問題。小齒壓板和壓指高差超標，造成鐵芯波浪度在運行中增大。４）水輪機的強烈振動是加劇定子鐵芯松動的外因。

　　２．３大壩異常振動的原因

　　引起大壩異常振動的振源來自水輪機?，F(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)水輪機在振動區(qū)運行存在一振動頻率接近大壩自振頻率，形成共振的條件。初步測試得出大壩引水背管不是引起大壩異常振動的振源。

３減振增容改造過程

　　根據(jù)試驗結果和對國內改造機組考察分析，認為對東江機組采取葉片修型、改造泄水錐和強迫補氣等方法都不能根本消除機組振動。解決東江機組嚴重缺陷和減輕大壩異常振動的有效途徑是重新進行水輪機水轉輪的水流設計，重新設計并徹底翻新定子，將減振改造放在首位，兼顧增容。

　　３．１前期準備工作