鐵門一級水電站的機組改造

1、鐵門一級水電站的機組改造摘要：裝機容量1050的羅馬尼亞鐵門一級水電站prtiledefier1正在進展更新改造，改造后可望到達1200，發(fā)電容量增加約10%。年平均發(fā)電量由改造前的5.12th可望進步到5.46th。這項現(xiàn)代化改造工作將有效地保證機組平安運行,延長電廠壽命,該項改造工作將持續(xù)至2022年完成。關(guān)鍵詞：鐵門一級水電站；機組；改造鐵門電站是位于羅馬尼亞和南斯拉夫邊界的多瑙河上的歐洲最大的發(fā)電和航運樞紐工程，整個樞紐工程由具有泄水閘的大壩、兩座船閘和兩座裝機容量各為1050各裝設(shè)有6臺水輪發(fā)電機組的電站廠房組成。羅馬尼亞和南斯拉夫各自擁有自己邊界一側(cè)的船閘和電站，各自負責自己的電站

2、和船閘的操作和運行。兩座電站都裝設(shè)轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，并先后于1970年至1972年之間投入運行。鐵門一級電站，即羅馬尼亞一側(cè)的水電站，是擔任調(diào)峰的電廠，機組開停機頻繁大量的開機、停機次數(shù)已經(jīng)超過其壽命。水輪機轉(zhuǎn)輪葉片和固定導(dǎo)葉已遭受嚴重的空蝕破壞并出現(xiàn)裂紋。30年來，機組從未從機坑吊出進展過解體大修，平安問題已經(jīng)成為嚴重關(guān)注的問題。另外，其他機組部件也已經(jīng)老化，電廠控制系統(tǒng)效率低下。隨著現(xiàn)場改造工作于1999年開場，蘇爾壽水電公司與vateh水電聯(lián)營成為該項合同的主承包商，羅馬尼亞水電hidreletrins.a成為了鐵門一級電站的業(yè)主和運行單位。對第1批3臺機組的改造工作迄今已經(jīng)完成，第4

3、臺機組經(jīng)過現(xiàn)代化改造后可望于2022年夏天投入運行。1制訂改造方案在1995年，vateh水電和羅馬尼亞水電進展了一項初步研究，研究的目的是通過改造能在多大程度上改善水輪機性能。采用數(shù)值流體模擬的方法對轉(zhuǎn)輪運行的每個重要工況點進展了分析，把舊轉(zhuǎn)輪葉片的斷面與用數(shù)值流體模擬方法設(shè)計出來的新轉(zhuǎn)輪進展對照，找出了舊轉(zhuǎn)輪的薄弱點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用新轉(zhuǎn)輪可以在水輪機效率、空化特性和增加出力方面有宏大的潛力。隨后，vateh有限水電公司的工程師們，在羅馬尼亞水電電廠人員的親密配合下，對機組的現(xiàn)狀進展了現(xiàn)場調(diào)查研究。調(diào)查結(jié)果說明，水輪機主要部件上出現(xiàn)的裂紋大大增加了運行的風險。從平安考慮，近期對水輪機和發(fā)電機部

4、件進展全面改造是非常必要的。通過計算機輔助分析發(fā)現(xiàn)，固定導(dǎo)葉的裂紋是由振動引起的,并且發(fā)現(xiàn)水輪機主軸的平安性在將來的運行中將不會得到保證。另外，vateh水電建議，配合控制和自動化系統(tǒng)的改造，所有機組都需要通過現(xiàn)代化改造，才能進步機組出力，增加電廠發(fā)電量。羅馬尼亞水電對發(fā)電機進展了現(xiàn)場調(diào)研工作，包括采用了在線監(jiān)測等測試手段，例如采用部分放電監(jiān)測，氣隙監(jiān)測和振動監(jiān)測。對這些監(jiān)測結(jié)果進展分析后,羅馬尼亞水電認為更新改造需要盡快進展。雖然發(fā)電機轉(zhuǎn)子的狀況還好，但發(fā)電機定子在定子線棒槽內(nèi)的防暈保護已受到損害，劇烈的放電導(dǎo)致定子線棒的主絕緣受到削弱。如不予以改造，定子線棒最終可能出現(xiàn)松動。2水輪機轉(zhuǎn)輪模

5、型試驗vateh水電的水力和機械設(shè)計工程師們?yōu)?0t重的轉(zhuǎn)輪葉片研發(fā)了一種新形狀的葉片。由于這種大型葉片需要加工時間較長，所以必須盡早設(shè)計。既要優(yōu)化水力工況，又要考慮到葉片樞軸螺栓孔、連桿、拐臂和接力器以及與其他許多現(xiàn)有條件的限制，這確實是一個特別的挑戰(zhàn)。新設(shè)計的轉(zhuǎn)輪在vateh公司在瑞士蘇黎世的水力試驗室進展。試驗內(nèi)容除包括常規(guī)測試工程如效率、空化和飛逸轉(zhuǎn)速外，還測試了導(dǎo)葉力矩和轉(zhuǎn)輪葉片力矩。由于方案緊迫，先進展半模擬試驗然后再進展全模擬的模型試驗。轉(zhuǎn)輪葉片是先采用計算流體動力學(xué)fd進展設(shè)計，然后與受力分析相結(jié)合來決定允許的轉(zhuǎn)輪葉片力矩。這樣，vateh就可以較早的通過半模擬試驗設(shè)計出并確認

6、最終的轉(zhuǎn)輪葉形。全模擬試驗是按合同規(guī)定的全部數(shù)據(jù)要求進展的。轉(zhuǎn)輪葉片力矩的測試結(jié)果與其計算值相一致。對力矩測量結(jié)果的分析說明，與先前實測的轉(zhuǎn)輪葉片力矩曲線相比擬，可以允許工程師設(shè)計出能確保證平安運行的轉(zhuǎn)輪。模型目睹驗收試驗是在第三方的水力試驗室奧地利格拉茲市的阿斯特拉astyfgraz水力試驗臺進展的。試驗于1998年10月全部完成。試驗結(jié)果說明，在整個如今的運行區(qū)域內(nèi)，與改造前相比擬，改造后水輪機的效率將進步幅度為0.5%1.2%。由于空化性能獲得極大的改善,滿出力時出力會增加12%。3施行方案鐵門一級電站現(xiàn)代化改造的主要內(nèi)容包括：設(shè)計加工制造一個完好的新轉(zhuǎn)輪，以及6套新的轉(zhuǎn)輪葉片5個轉(zhuǎn)輪中

7、心體將大修。一個完好的新轉(zhuǎn)輪將用于第一臺機組的改造，以滿足每臺機組改造用時10個月的要求。加工制造6根新的水輪機軸，軸法蘭厚度、軸空心活塞部分的壁厚加厚。以保證軸的疲勞壽命達30年。加工制造新的主發(fā)電機定子和磁極繞組由阿爾斯通提供。加工制造新的定子鐵芯由阿爾斯通提供。加工制造一套新的輔助發(fā)電機的定子鐵芯，這是勵磁系統(tǒng)的一部分由阿爾斯通提供。加工制造新的輔助發(fā)電機的定子繞組和磁極繞組。改造和大修主廠房起重機由羅馬尼亞水電提供。機組完全拆卸吊出。對水輪機、發(fā)電機主要部件進展全面檢查。在現(xiàn)場對根底環(huán)進展加工和刷漆。11水輪機固定導(dǎo)葉和頂蓋上出現(xiàn)的裂紋進展修復(fù)。12安裝一套高壓頂起裝置，以便推力軸承在

8、開停機時使用。13改造和大修全部水輪機活動導(dǎo)葉，接力器和轉(zhuǎn)輪中心體。對其他部件全面進展檢查并恢復(fù)其工作狀態(tài)，更換無油光滑的導(dǎo)葉軸套等。14改造和大修全部其他的發(fā)電機部件。15除銹防銹處理。16回裝水輪機和發(fā)電機。17重新起動、試驗全部機組。最終決定每臺機組改造工作量的大小，哪些部件需要更換，都是在現(xiàn)場當機組全部拆卸吊出并經(jīng)過對各部件進展嚴格檢查后才作出的。水輪機的性能指標測試是按ie有關(guān)規(guī)定進展的，并且在改造前和改造后都必須進展測試，以確認經(jīng)改造后水輪機效率改良的程度。3.1控制系統(tǒng)的晉級改造隨著能源市場的自由化和能源價格上漲的壓力，羅馬尼亞水電和其他歐洲的水電站業(yè)主和運行單位，主要依賴日新月

9、異的電站控制和自動化技術(shù)來實現(xiàn)優(yōu)化運行，盡可能進步電廠的利用率、可靠性和發(fā)電量。早在1997年，羅馬尼亞電力公司就決定改造更新鐵門一級電站的自動化和控制系統(tǒng)設(shè)備。作為預(yù)更新改造研究的一個組成部分,經(jīng)過對現(xiàn)有系統(tǒng)情況全面的調(diào)查分析，提出了在合同簽訂以前必須明確的更新改造工程，這些工程包括：全部控制室內(nèi)設(shè)備；單元控制屏；溫度測量監(jiān)控系統(tǒng)；機組低壓配電系統(tǒng)；相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)；磁極繞組；調(diào)速器，包括機械協(xié)聯(lián)裝置和調(diào)速器測速裝置；勵磁和調(diào)壓系統(tǒng)；電氣保護系統(tǒng)。由vateh進展設(shè)計和主要供貨的新的控制系統(tǒng)，與分散的控制系統(tǒng)完全合一為整體，與電網(wǎng)的接口通過雙冗余的多芯光纖工業(yè)以太網(wǎng)h1數(shù)據(jù)傳輸線連接，

10、這是基于siatis7和in的程序控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)具有完好的控制和保護冗余功能,新的設(shè)計完全實現(xiàn)了業(yè)主對平安性、利用率和易操作性的愿望。3.2機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)裝設(shè)了一套范圍廣泛的機組狀態(tài)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，以便對機組整個運行狀態(tài)和部件進展監(jiān)控，這樣，就可以對超負載部件和受損傷部件進展事先的預(yù)測。由于有了長期運行的數(shù)據(jù)庫以及智能予警系統(tǒng)，可以簡化對將來趨勢的分析，即所有的性能都可在屏幕上顯示出來以作為對“將來趨勢分析的根據(jù)。這樣，就能在由控制系統(tǒng)觸發(fā)的予警和警報系統(tǒng)動作之前予先作出故障診斷。診斷系統(tǒng)的主要功能如下：振動監(jiān)測；氣隙和部分放電監(jiān)測；運行點形象化顯示；空蝕監(jiān)測；數(shù)據(jù)趨勢圖解顯示；故障前診斷智能警報系統(tǒng)；溫度監(jiān)測；性能監(jiān)測；輔助設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測；數(shù)據(jù)庫存及備份；11用戶滿意的人/機接口；12遠程存齲3.3增大機組出力裝設(shè)新轉(zhuǎn)輪的機組，其水輪機固定部件例如蝸殼和尾水管不作任何改變，出力由