铜街子水电站水轮机增容改造的优化设计.pdf

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1、第47卷第1期人民长江Vo1．47．No．12016年1月YangtzeRiverJan．，2016文章编号：1001—4179(2016)O1—0051—05铜街子水电站水轮机增容改造的优化设计王继娥，邹磊2，代继江，耿清华(1．东方电气集团东方电机有限公司，四川I德阳618000；2．国电大渡河流域水电开发有限公司检修安装公司，四川成都610047)摘要：在原有的水轮机通流部件和流道埋件基本保持不变的前提条件下，对铜街子水电站的4台大型轴流转桨式水轮发电机组进行了增容改造。针对改造前、后机组单机容量增幅较大的特点，主要从水轮机的水力开发和结构设计优化

2、方面作了阐述，尤其是三体联吊方案设计的优化不但可以应用于所有轴流式水轮发电机组，更适合用于对改造机组前基础环部件的处理、改造后叶片数量发生变动的轴流式水轮发电机组。根据优化方案实施改造的机组已经重新投入运行。其安全、可靠的运行状态表明，此次基于方案优化设计的增容改造项目获得了成功。关键词：大型轴流转桨式水轮机组；增容改造；优化设计；模型试验；铜街子水电站中图法分类号：TV734文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．O1．Ol2发电机组的水轮机出力为154MW，实施改造以后，其1工程概况出力增加到178．57M

3、W，增容幅度为15．96％。铜街子水电站位于四JrI省乐山市境内大渡河干流2．1．2水轮机空化要求高上，电站总装机容量为600MW(4×150MW)，首台机在机组的安装高程、转轮直径以及额定水头等参组于1992年10月并网发电。为了充分利用水能资数不变的条件下，要求增大机组的过流量；同时，为了源、更换部分老化设备，国电大渡河流域水电开发有限满足机组的运行要求，又必须保持比较高的水轮机空公司决定对铜街子水电站4台大型轴流转桨式水轮发化性能。因此，对水轮机的空化要求很高。电机组依次进行增容改造，改造工程完成以后，机组的2．1．3模型转轮效率要求高单机容量将由

4、原来的150MW增加至175MW。改造根据机组改造合同要求，在额定水头为31m和水后的首台机组已于2012年5月底投运，并网发电，至轮机额定功率为178．57MW的条件下，模型水轮机的今，机组总体运行稳定、状态良好。该机组改造前及改效率保证值不得小于91．02％，真机水轮机的效率保造后的主要基本参数对比情况列于表1中。证值不得小于92．71％。在改造以前，原模型转轮的2优化改造的设计难点最高效率大约为88．5％；改造以后，为铜街子水电站新开发了D642水轮机转轮模型，新转轮模型在最优2．1水力开发部分工况点的最高效率为92．58％，因此对该模型进行了2．

5、1．1水轮机增容幅度大验收试验，试验结果表明，水轮机的效率水平得到了大在蜗壳流道、尾水流道、座环、导水活动导叶、转轮幅提升，最高效率大约提高了4．0％。这样，改造之直径、额定水头以及吸出高度等多方面参数均不变的后，机组的额定流量由原来的575m／s增加到了条件下，通过提高水轮机转轮的效率水平和过流能力，634．27m／s。经实际运行效果检验，在额定工况点的来达到其增容的目的。在改造前，铜街子水电站水轮条件下，机组水轮机的原型效率由88．33％提高至收稿日期：2015—08—13作者简介：王继娥，女，高级工程师，主要从事水电站水轮机的设计工作。E—mail

6、：372338533@qq．tom52人民长江2016年92．75％，额定点效率提高了4．4％。行设计的过程中，主要采取了以下水力优化措施。在水力开发条件较为苛刻的情况下，上述数据充(1)适当减小转轮轮毂比和减少转轮叶片的数分证实，新开发的模型水轮机完全能够满足合同的效量，增大转轮的过流能力。率保证要求。(2)在设计叶片时，调整翼型的型线，以提高转轮2．2水轮机结构部分的效率。(3)调整转轮叶片的进口形状，以适应原有导叶2．2．1转轮的结构设计的出口流态。根据机组改造合同要求，机组的安装高程、转轮直(4)调整转轮叶片的出口形状，以使水轮机转轮径、额定水头

7、等参数均不变，在机组过流量增加的同时出口流速能够分布均匀，并使其能够与原有的尾水管还必须保持较高的水轮机空化性能。为此，将转轮轮相适应；改善尾水管内的流态，提高尾水管的能量回收毂比由改造前的0．5减小至0．46，叶片数量也由原来效率和水力稳定性。的6片减少至5片。由于轮毂比减小，使转轮体腔内(5)在减少转轮叶片数量的情况下，适当增加翼的空间随之减小；同时又因机组的过流量增大、叶片数型的弦长，以提高转轮的叶栅稠密度，减小叶片的单位量减少，致使每个叶片所承受的水压力增大，因而在保负荷，这样才能使水轮机的空化性能得以提高。证转轮每个部件结构强度的必要条件下，必

8、须对每个(6)转轮叶片出口段曲率变化的幅度应尽量保持部件的结构尺寸进行合理地设计