农村小水电站技改过程中的水轮机选择

摘要：农村小水电站是我国经济发展一个特定时期的产物，它为乡村落后偏远地区和远离国家电网地区的农村群众，解决本地区生活用电困难、促进当地经济发展，起了重大的历史作用。虽然现在各地农电改造已完成，农村用电困难已得到解决，但是这些农村小水电站仍在继续发电，在各自地方上网运行，为电网送出自己的绿色电能。

关键词： 技改 水电站 水轮机 效率

1、 概述

我县农村小水电站共有14座，总装机14400KW，绝大多数建成于20世纪80年代，由于当时的经济条件限制，又受当时小水电设备生产技术制约，水轮机产品系列少，水轮机产品和电站水头流量关系匹配可选择范围小，因此在这些已建成农村小水电站水轮机的选型上，造成了很多不合理的现象。某电站仅12m水头，当时无法选购到合适的立轴水轮机，便安装了卧式机组，这样使厂房长度增加，施工困难，又由于厂房外技术较大，厂房建成了一座全封闭厂房，这样造成电站水工建筑造价大大增加，而且厂房运行很不安全，同时限制了电站在丰水期出力，有的电站由于选用的水轮机不匹配，存在着小马拉大车的现象，电站达不到设计出力，多数电站存在着水轮机效率低、出力不足，造成了水资源浪费。对这些早期建成的农村小水电站进行技术改造，进行增效扩容工程建设是刻不容缓的事情。

2011年水利部财政部下发了《农村水电增效扩容改造项目建设管理指导意见》，这是国家为促进农村经济发展，充分利用现有水力资源，扩大水利工程利用能力的一次利国利民的重要政策，我们要抓住这一有利机遇，促进我县农村小水电的改造和发展。

农村小水电站技改工程设计水轮机选型是非常重要的工作，做好水轮机的选型，才能保证整个技改工程达到预期要求，达到技改工程增效扩容的目的。

2、水轮机选择前应准备工作

水轮机选择前应做好以下几点前期工作：一是历年电站所在河流水文资料的收集和分析处理，只有反应本电站实际情况的水文分析资料，才能确定电站设计流量和装机规模，同时收集整理电站发电量资料，用电站已有发电量，进行设计流量的反证，使电站设计流量更加合理可行。有了可靠的水能资料，才能合理选择水轮机。二是收集整理核查引水系统和水工建筑物现状，确定引水系统的最大过水能力及设计水头，过水能力达不到装机要求的，需进行水工建筑扩建设计，达到水轮机过水流量要求。三是本电站在电网中的位置，电网对电站的上网要求，与电网联网的要求等级，本电站上网容量。四是与业主和主管部门确定电站增容改造规模，作好这四个方面的技术资料的收集整理分析，才能在水轮机选择中，做出最佳符合电站实际的情况水轮机选择。

3、农村水电站水轮机选择的原则

水轮机选择是农村小水电站增效扩容工程的关键，水轮机的选择首先要符合《小型水电技术改造规范》和《小型水力发电站自动化设计规范》以及其他规范的有关要求。

水轮机选择应优先选用能量指标先进、容化特性优良、运行稳定性好的水轮机，以保证技术改造的先进性；选择的水轮机除适合电站的已有水工建筑和水头流量关系外，并且要保证水轮机在已有条件下在较优工况区运行，以保证技术改造的合理性；选择的水轮机有较高的效率，在相同水资源条件下，获得更多的年发电量，达到技术改造的经济性。

水轮机选定后的机组输出功率达到或超过技术改造预期值，在额定工作情况下，机组的综合效率不低于75%，机组的噪音<90dB（A）。

4水轮机选择

水轮机的理论选择，有相关专业书籍已做了详细论述，这里只从技改水轮机选型时需要注意的几个实际问题，提出的几点想法。

4.1水轮机选型应以现有定型轮机为主

农村小型水电站要进行技改的电站，多数电站装机单机都在2000 KW及以内，技改电站投资有一定限度，工期要求较短。因此在水轮机选择上除要求机组性能要优良外，还要求设备价格不能太高，同时设备供货期周期不能太长。选择定型产品有三个优点，一是由于小型水轮机生产技术进步，水轮机型号品种很多，同时这些水轮机经研究部门实验推出，水轮机的效率已经大大提高，完全可以满足小型水电站水轮机选型要求；二是定型产品生产厂家已有相应水轮机配件模具，水轮机生产周期短，有利于改造电站的及时安装、早日投产发电增加收入；三是定型机组价格合理，有利于电站控制投资，不需要增加经费去实验新的转轮。

4.2水轮机选择应进行机组性能和投资比较

水轮机选择应进行机组性能和投资比较，在水轮机可选型较多，同一水头流量关系下，可能有多种机型可供选择，这时就必须做机组选型的比较，选用投资合理机组效率最好的机型。如果水电站技术改造，设计水头130m，设计引水流量0.8m3，推荐装机800KW，原电站安装水轮机为斜击式机组，适合于电站水头流量关系的水轮机有斜击式和混流式两种水轮机，在安装800 KW发电机的情况看下，如果继续要安装斜击式水轮机，水工建筑变化小，土建投资较少，而且机组设备投资也较少；如果选用混流式机组，水轮机基础需重新开挖，水工建筑投资较多，但水头可以增加1.5 m，水轮机价格较高。比较两种机型<见水轮机选型与价格比较表>，在相同工作情况下，混流式机组投资比斜击式机组投资多8.2万元，但机组效率比斜击式机组效率高3.8%，水头利用率提高1.15%，经分析计算，由于机组水头利用率和机组效率提高，混流式机组比斜击式机组每年增加发电量18.12万KW/h，混流式机组每年可增加发电收入4.48万元的投资，经计算，理论回收投资周期为1.8年，又由于混流式机组运行时稳定性比斜击式机组好，因此选用混流式机组为该电站技改水轮机。

4.3水轮机附属设备的选择应达到自动控制的要求

水轮机主要附属设备调速器和进水闸阀的选择，是农村小水电站技改实现自动化管理的关键，1990年前安装的农村小水电站水轮机。安装的调速器和进水闸阀大多是手动的，不利于电站的安全运行，更不适应现代化管理的需要，在水轮机选择的同时，对配套的调速器和进水闸阀，需按小水电站实现自动化的要求选择，使技改后的农村小水电站在管理上实现自动化运行。

5结束语

农村小水电站技改工程水轮机选择是关键，在水轮机选择时，首先收集分析水文资料，确定装机容量，再进行机组选择，在机组选择方案上，必须进行技术经济指标分析比较，才能选择最佳适合本电站水能条件，同时机组效率较高，投资也较省，发电量比较多的水轮发电机组。（如表所示）