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摘要：本文對龍巖市將軍廟水電站概況進行了簡單闡述，結(jié)合水電站建設(shè)需求，從水輪發(fā)電機組及附屬設(shè)備、水利機械輔助系統(tǒng)角度出發(fā)，對水利機械設(shè)計展開分析，針對水電站建設(shè)中存在的機徑向軸承瓦溫改造問題和發(fā)電機定子溫度過高問題提出解決措施，以期可以為水電站建設(shè)提供參考。
關(guān)鍵詞：水利機械;水輪機;技術(shù)改造
1 電站概況
將軍廟水電站是龍巖市水利投資發(fā)展有限公司所屬的一座國有水電站。電站位于龍巖市新羅區(qū)小池鎮(zhèn)何家陂水庫下游 200m 處，九龍江北溪雁石溪支流龍門溪上游，屬混合式開發(fā)電站。電站總裝機容量 800+400kW，設(shè)計年發(fā)電量 480 萬 kW·h。項目物質(zhì)利潤可觀，另外，還能夠創(chuàng)造豐厚的社會效益。電站運用的開發(fā)模式是混合型，樞紐項目主要包括升壓站、引水系統(tǒng)、生產(chǎn)車間、大壩。水庫壩址多年平均流量 1.57m3 /s, 壩址以上流域面積 43.6km2 ，主河道長 9.5km，河道平均坡降 38.5‰。多年平均徑流量 4945 萬 m2 ，大壩為拋物線雙曲砌石拱壩，壩頂高程 551.50m, 正常蓄水位 546.00m，相應(yīng)庫容 1725 萬 m3 ，死水位 515.00m，死庫容 110 萬 m3 ，汛限水位 546.00m。防洪高水位 549.65m, 防洪庫容 341 萬 m3 。100 年一遇設(shè)計洪水位 549.65m，1000 年一遇校核洪水位 550.24m，總庫容為 2162 萬 m3 , 為 III 等工程 , 屬中型水庫。本水庫以防洪、供水、發(fā)電、灌溉和改善水環(huán)境為主的水利工程。電站最大水頭 61m，額定水頭 47.2m，最小水頭 27.55m。設(shè)計安裝 2 臺混流式水輪發(fā)電機組。
2 水利機械設(shè)計
2.1 水輪發(fā)電機組及附屬設(shè)備
水電站設(shè)計 1# 機選用的規(guī)格是 HLA743-WJ-55 的水輪機， 額 定 出 力 Pr=846KW， 額 定 流 量 Qr=2.0m3 /s， 額 定 轉(zhuǎn)速 nr=1000r/min，最大出力 Pmax=940kW，飛逸轉(zhuǎn)動速度為每分鐘 2100r，水輪機裝設(shè)高度達到 386.60m，吸出高度 -2.675m。
水輪發(fā)電機型號為 SFWJ800-6/1180，額定容量為 Nr=800kW，額定電壓 Ur=0.4kV，額定電流 Ir=1443.4A，額定功率因數(shù) cosφ=0.8(滯后)，額定效率 η=95.5%，頻率 50Hz。發(fā)電機為臥式結(jié)構(gòu)，通風冷卻方式為管道通風。
水輪機蝸殼進口配置 D941X-1.0 DN800 型蝶閥，公稱壓力 1.6MPa。水輪機配置 YWT-600-G 型蓄能類高油壓調(diào)速器一臺，運行油壓控制在 14 ～ 16MPa 的水平。
水電站設(shè)計 2# 機 選擇的型號為 HL855-WJ-48 的水輪機，額定出力 Pr=425kW，額定流量 Qr=0.995m3 /s，額定轉(zhuǎn)速 nr=1000r/min，最大出力 Pmax=470kW，飛逸轉(zhuǎn)速 n=2080r/min，吸出高度 -2.92m，水輪機安裝高程為 386.60m。
水輪發(fā)電機型號為 SFWJ400-61850，額定容量為 Nr=400kW，額定電壓 Ur=0.4kV， 額 定 電 流 Ir=722A， 額 定功率因數(shù) cosφ=0.8(滯后)，額定效率 η=95.5%，頻率 50Hz。發(fā)電機為臥式結(jié)構(gòu)，通風冷卻方式為自然冷卻。
水輪機蝸殼進口配置 D941X-1.0DN800 型蝶閥，公稱壓力 1.6MPa。水輪機配置 YWT-600-G 型蓄能類高油壓調(diào)速器一臺，運行油壓控制在 14 ～ 16MPa 的水平。
2.2 水利機械輔助系統(tǒng)
(1)冷卻供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要為主軸密封、水輪機徑向?qū)лS承油冷卻器、發(fā)電機推力及徑向軸承供給冷卻水。依據(jù)生產(chǎn)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)，每臺機組每小時的耗水量是 15m3 。因為電站工作期間水頭處于較高水平，冷卻水系統(tǒng)運用單元自流減壓的模式供給冷卻水。流入水蝶閥之前壓力鋼管設(shè)置 2 個取水口，在其周邊設(shè)立穩(wěn)定的攔污柵，且配置壓縮型的空氣吹掃管。壓力水通過智能化的濾水器過濾后，將水供給給所有的用水設(shè)備。智能化的濾水器擁有自行清理的性能。基于機組冷卻用水的不可忽視的作用，全自動濾水器共計有 2 套，互相作為備用。具體而言，全自動濾水器規(guī)格是 ZLSH-80，公稱直徑 DN80，每小時的過流量達到 54m3 ，公稱壓力 PN1.6MPa。
(2)排水系統(tǒng)。①滲漏排水系統(tǒng)。電站滲漏系統(tǒng)運用側(cè)面排水的模式，生產(chǎn)車間構(gòu)筑物滲漏水與蝸殼中積累的水依托排水廊道集中到集水井處。集水井上面設(shè)置兩臺單級單吸型的離心泵，具體指數(shù)是：N=1.5kW，Q=25m3 /h， H=12.5m。集水井中配置了水位傳感器，以對水泵的啟動與停止進行管控。②異常應(yīng)急排水。在管路毀壞或者排水泵出現(xiàn)異常等狀況下，為確保第一時間將水排到外面，額外配備一臺移動型的潛水泵用來應(yīng)急排水，設(shè)計揚程是 16m，排水的數(shù)量是每小時 40m3 ，水泵放置在生產(chǎn)車間進水閥層集水井上面。運用的時候，依托軟管和活接頭和排水總管相連。
(3)透平油系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要運用在速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)與機組軸承用油的儲存、供給、排出與處置。因為電站裝機容量有限，生產(chǎn)車間布設(shè)空間有限，該系統(tǒng)盡可能簡單配備，僅準備兩桶 170kg 的透平油。
(4)氣系統(tǒng)。因為電站高油壓調(diào)速器的壓力主要依托蓄能器供給，不用對中壓氣系統(tǒng)進行設(shè)定，為此只設(shè)定了低壓氣系統(tǒng)，用來給機組供給氣，并對供氣系統(tǒng)進行修理等。空壓機室布設(shè)了兩臺
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WF2/8 型低壓空壓機，氣體供給數(shù)量是每分鐘 2.0m3 ，壓力為 0.8MPa，互相作為備用。
將軍廟水電站本身規(guī)模較小，水利機械設(shè)施和普通型的混流機組大體一樣，讓系統(tǒng)設(shè)置得以優(yōu)化。調(diào)速器運用配備有蓄能罐的模式，進而讓氣系統(tǒng)得以優(yōu)化，該站僅需設(shè)立一套低壓氣系統(tǒng)。依據(jù)小規(guī)模水電站的特征，一方面，讓性能得以滿足;另一方面，讓項目設(shè)計得到改善。
①將軍廟水電站 1# 機徑向軸承瓦溫改造。
存在的問題：1# 機徑向軸承自安裝到試機及其后的運行過程中，其瓦溫一直不穩(wěn)定且溫度較高，最高達 63.5℃，基本維持在 61 ～ 63℃運行。
處理情況：經(jīng)過多次的軸承與軸的接觸面研磨、配合，均無法較大降低其溫度;對轉(zhuǎn)輪的泄壓孔進行堵塞(分析認為，水推力由于泄壓孔的存在，往尾水方向的水推力出現(xiàn)脈動，小推力吃力過大，造成小推力瓦溫影響徑向瓦溫)，有一定影響，無很大效果，溫度仍然較高，仍維持在 58 ～ 62℃。
原因分析：a. 根據(jù)最初設(shè)計，軸的尺寸由原來的 160 改為 180;b. 軸與軸瓦之間的潤滑油流通不夠通暢;c. 油箱內(nèi)潤滑油的上下層沒有形成對流，下面的油冷器未取得良好效果。
處理方法：經(jīng)與廠家溝通，其原設(shè)計也采用水冷瓦制造，類似機型也存在溫度偏高問題，決定對其改造，由油冷改為直接水冷，取得良好效果，溫度維持在 40 ～ 45℃。
②將軍廟水電站 1# 發(fā)電機定子溫度過高處理：存在的問題：1# 發(fā)電機自試機后發(fā)現(xiàn)在環(huán)境溫度較底的情況下，其定子溫度有 2 個點超過 100℃，其余各點也均在 80℃以上。
處理情況：經(jīng)在出風口(發(fā)電機機坑內(nèi))裝設(shè) 2臺抽風扇，經(jīng)運行無明顯效果。
原因分析：a. 發(fā)電機在制造方面存在缺陷;b. 發(fā)電機通風結(jié)構(gòu)不合里，排風風道無固定方向。
處理方法：原計劃想從發(fā)電機出風口引出抽風管道至機坑外，在管道內(nèi)裝設(shè)抽風扇，考慮其方法，制造復(fù)雜，運行費用高，維護不方便，未采用此方法;決定對發(fā)電機觀察孔的封板鉆許多小孔，加強內(nèi)外氣流暢通，效果明顯，定子溫度穩(wěn)定在 80℃以下。
3 結(jié)語
水電站是我國當前主要建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，可以緩解生態(tài)環(huán)境壓力以及能源供應(yīng)壓力，轉(zhuǎn)變能源短缺給經(jīng)濟發(fā)展帶來的限制，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。在水電站建設(shè)時，應(yīng)當對水利機械設(shè)計進行優(yōu)化，重點關(guān)注機徑向軸承瓦溫改造和發(fā)電機定子溫度過高問題，分析問題出現(xiàn)的原因，選擇合適的方式進行處理。在今后水電站建設(shè)中，應(yīng)當加強質(zhì)量管理，保證水電站可以充分發(fā)揮其在經(jīng)濟發(fā)展中的作用。——論文作者：馬書田
