水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪新技術(shù)研究項(xiàng)目工作總結(jié)
燈泡貫流式機(jī)組新技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用
工作總結(jié)
新溝水電站水輪機(jī)軸承降溫新技術(shù)研究項(xiàng)目,由科技局立項(xiàng),新溝水電站負(fù)責(zé)完成。項(xiàng)目歷時(shí)1年。在民樂縣科技局、水務(wù)局的大力支持下,經(jīng)電站全體職工和技術(shù)人員共同努力,團(tuán)結(jié)奮斗,圓滿完成了任務(wù),取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,F(xiàn)將具體情況總結(jié)如下:一、項(xiàng)目背景及任務(wù)來源
新溝水電站始建于201*年,屬渠道引水電站,總裝機(jī)容量2x400KW,設(shè)計(jì)年發(fā)電量280萬Kw.h,水輪機(jī)型號(hào)為GDTF07-WPZ-80,轉(zhuǎn)輪直徑為800mm,設(shè)計(jì)水頭11.4m,額定功率400KW。單機(jī)最大出水量為4.17m/s,最大總出水量為8.34m/s。該電站經(jīng)過近10年的運(yùn)行,存在的問題越來越多。
1、電站在多年的運(yùn)行中,存在較多的問題,該機(jī)組為燈泡貫流式機(jī)組,發(fā)電機(jī)推力軸承冷卻方式為自然通風(fēng)冷卻方式,因機(jī)組過風(fēng)間隙小,不能直接對軸承冷卻,冷卻效果不明顯,通過溫度傳感器測得溫度,溫度高達(dá)100℃-123℃,使機(jī)組不能正常運(yùn)行,只能用降負(fù)荷方式運(yùn)行,負(fù)荷降至65%才能勉強(qiáng)維持運(yùn)行。
2、發(fā)電機(jī)軸承在高溫度的運(yùn)行中,造成諸多的后果,導(dǎo)致潤滑油老化、粘度變小、油脂外溢,使軸承潤滑不好造成燒壞軸承等后果。
3、因發(fā)電機(jī)是燈泡貫流式機(jī)組,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,又是水下運(yùn)行,
3維護(hù)、保養(yǎng)比較困難;拆卸、安裝工藝復(fù)雜且工期長;由于該型號(hào)在國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)不夠成熟,設(shè)計(jì)上存在較多問題,特別是機(jī)組軸承溫度過高,降溫方式不合理;使機(jī)組不能正常運(yùn)行,嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行,因此,電站組織工程技術(shù)人員對機(jī)組運(yùn)行狀況進(jìn)行技術(shù)總結(jié)和技術(shù)探討,反復(fù)研究實(shí)驗(yàn),進(jìn)行改造,最終使機(jī)組推力軸承溫度過高的問題在技術(shù)改造中得到了解決。
以上問題,嚴(yán)重影響了電站效益的發(fā)揮和機(jī)組安全運(yùn)行,為了從根本上解決問題,提高電站的經(jīng)濟(jì)效益,走技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新之路是首選之路,技術(shù)改造勢在必行。因此決定對2臺(tái)水輪機(jī)軸承冷卻系統(tǒng)部分進(jìn)行改造。
201*年初,新溝水電站積極籌劃機(jī)組改造的前期工作,并會(huì)同民樂縣水務(wù)局經(jīng)多方考察,進(jìn)行方案論證對比,最后權(quán)衡利弊,制定了燈泡貫流式機(jī)組軸承水冷卻新技術(shù)研究方案。該方案特點(diǎn)是:投資少、見效快,盡可能保留原機(jī)組參數(shù)不變對機(jī)組進(jìn)行改造,在此基礎(chǔ)上能收到投資少,見效快的實(shí)效,達(dá)到降溫增容的目的。
該項(xiàng)目由科技局立項(xiàng),新溝水電站負(fù)責(zé)完成。新溝水電站現(xiàn)有技術(shù)人員10人,其中高級(jí)工程師1人,技術(shù)員6人,高級(jí)工3人,技術(shù)改造人員均系多年從事水力發(fā)電工作的技術(shù)骨干。技術(shù)過硬,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,能夠保證該項(xiàng)技術(shù)改造任務(wù)的順利完成。
二、技術(shù)研制的任務(wù)要求
1、機(jī)組內(nèi)增加冷卻降溫裝,本機(jī)組推力軸承室采用兩盤向心推力滾動(dòng)軸承,軸承室上游緊靠勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子,下游緊靠發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,在機(jī)組運(yùn)行時(shí),機(jī)體內(nèi)本身溫度就高,因冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,不能給軸承降溫起到很好的作用,致使軸承溫度過高,不能正常運(yùn)行,為了有效地降低軸承溫度,電站技術(shù)人員經(jīng)過多次論證和探討;采用水冷卻方式,在發(fā)電機(jī)推力軸承室上安裝水冷卻裝,在安裝中技術(shù)人員多次實(shí)驗(yàn),第一次在軸承室外殼側(cè)加裝水冷卻盒,因電站屬于季節(jié)性發(fā)電,到冬季停機(jī)后冷卻盒內(nèi)積水無法排除,有凍壞冷卻盒的弊端,,第二次經(jīng)工程技術(shù)人員認(rèn)真查閱資料,討論實(shí)驗(yàn),在軸承室外殼用14的紫銅管盤在軸承室外緣,因銅管盤在外緣接觸面積小,導(dǎo)熱效率低;又在銅管與軸承室的外緣空間加注導(dǎo)熱硅脂,使冷卻效果更加明顯,銅管內(nèi)通入壓力水,經(jīng)過壓力水的不斷循環(huán),軸承溫度明顯下降,有原來的100℃-123℃下降到50-60℃之間,使機(jī)組能夠安全穩(wěn)定正常運(yùn)行。
2、在冷卻降溫裝進(jìn)水管上設(shè)計(jì)加裝了一組濾水器和控制閥,在運(yùn)行中起到控制冷卻水的大小和冷卻水雜物的過濾;使冷卻水保持正常安全無堵塞的運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)行實(shí)踐證明,完全滿足要求,使用狀態(tài)良好。
3、采用圓紫銅管盤在軸承室外殼上,起到降溫冷卻,為了在停機(jī)或冬季便于清除管內(nèi)積水,將壓力空氣接在進(jìn)水管一端,使管內(nèi)積水全部吹出,防止了凍壞隱患的發(fā)生,有效提高機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
三、技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
(一)該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是在投資較少的前提下,在軸承室外殼用14的紫銅管盤在軸承室外緣,因銅管盤在外緣接觸面積小,傳熱效率低;又在銅管與軸承室的外緣空間加注導(dǎo)熱硅脂,使冷卻效果更加明顯,銅管內(nèi)通入冷卻水,經(jīng)過冷卻水的循環(huán),軸承溫度明顯下降,有原來的溫度100℃-123℃下降到50℃--60℃,使機(jī)組能夠安全穩(wěn)定正常運(yùn)行。
(二)在冷卻降溫裝進(jìn)水管上設(shè)計(jì)加裝了一組濾水器和控制閥,在運(yùn)行中起到控制冷卻水的大小和冷卻水雜物的過濾;使冷卻水保持正常安全無堵塞的運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)行實(shí)踐證明,完全滿足要求,使用狀態(tài)良好。
(三)采用圓紫銅管盤在軸承室外殼上,起到降溫冷卻,為了在停機(jī)或冬季便于清除管內(nèi)積水,將壓力空氣接在進(jìn)水管一端,使管內(nèi)積水全部吹出,防止了凍壞隱患的發(fā)生,有效提高機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。(四)經(jīng)過技術(shù)改造后機(jī)組運(yùn)行正常,比原來設(shè)計(jì)更合理達(dá)到了預(yù)期效果。有過去的1-2個(gè)月維修一次,變成現(xiàn)在每年只檢修一次,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和維修費(fèi)用,溫度明顯下降,確保機(jī)組安全、穩(wěn)定滿負(fù)荷運(yùn)行。機(jī)組在同樣的壓力和渠道流量一樣的情況下,溫度、出力有明顯的變化。四、取得的效益(一)生態(tài)效益
電站技改增容后,可有效改善當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)、生活條件,提高生活質(zhì)量。清潔能源的利用,進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境,降低森林植被的砍伐,減少二氧化碳?xì)怏w的排放,同時(shí),緩解農(nóng)村生產(chǎn)生活用電緊張狀況,對促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)將起到積極的推動(dòng)作用。(二)經(jīng)濟(jì)效益
機(jī)組軸承冷卻系統(tǒng)的改造,有原來的溫度100℃-123℃下降到50℃-60℃,使機(jī)組能夠安全穩(wěn)定正常運(yùn)行。參考電站幾年運(yùn)行記錄進(jìn)行分析,改型后,單臺(tái)機(jī)組可多發(fā)46萬度,兩臺(tái)合計(jì)發(fā)電量達(dá)91萬度,電費(fèi)按0.21元/度計(jì)算,凈收入19萬元,為電站的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。(三)社會(huì)效益
該技術(shù)項(xiàng)目的實(shí)施,首先有效供電量顯著增加,提高了用電保證率,可以提供更加安全、可靠、充足的電能資源,在提高農(nóng)民生活質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)農(nóng)村脫貧致富奔小康、推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、加快電氣化縣建設(shè)等方面將起到積極的促進(jìn)作用;其次發(fā)電設(shè)備和電網(wǎng)安全程度明顯提高,滿足了電站長期安全運(yùn)行的條件,為人生安全和財(cái)產(chǎn)安全提供了必要的保障;與此同時(shí),為燈泡貫流式機(jī)組的更新改造找到了一條投資省、收效快的便捷之路,為同行業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造,走電站擴(kuò)容增效之路起到了積極的示范、帶動(dòng)、輻射作用。
擴(kuò)展閱讀:水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪新技術(shù)研究項(xiàng)目實(shí)施方案
燈泡貫流式機(jī)組新技術(shù)研究項(xiàng)目
實(shí)施方案
一、概況
新溝水電站始建于201*年,屬渠道引水電站,總裝機(jī)容量2x400KW,設(shè)計(jì)年發(fā)電量280萬Kw.h,水輪機(jī)型號(hào)為GDTF07-WPZ-80,轉(zhuǎn)輪直徑為800mm,設(shè)計(jì)水頭11.4m,額定功率400KW。單機(jī)最大出水量為4.17m/s,最大總出水量為8.34m
33/s。該電站經(jīng)過10多年的運(yùn)行,存在的問題越來越多。通過近幾年放水情況看,正常渠道引水都在10m/s,所以多年來不僅電機(jī)達(dá)不到滿負(fù)荷運(yùn)行的要求,而且棄水比較嚴(yán)重,水庫水能資源得不到充分利用,嚴(yán)重影響了電站的發(fā)電效益,為了從根本上解決問題,提高電站的經(jīng)濟(jì)效益,走技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新之路是首選之路,技術(shù)改造勢在必行。因此決定對2臺(tái)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行改造。
一、存在的問題
1、電站在多年的運(yùn)行中,存在較多的問題,該機(jī)組為燈泡貫流式機(jī)組,發(fā)電機(jī)推力軸承冷卻方式為風(fēng)機(jī)冷卻方式,因機(jī)組過風(fēng)間隙小,不能直接對軸承冷卻,冷卻效果不明顯,通過溫度傳感器測得溫度,溫度高達(dá)120℃,使機(jī)組不能正常運(yùn)行,只有用降負(fù)荷方法運(yùn)行,負(fù)荷降至50%才能勉強(qiáng)維持運(yùn)行。
2、發(fā)電機(jī)軸承在高溫度的運(yùn)行中,造成諸多的后果,導(dǎo)致
潤滑油老化、密度變小、油脂外流,使軸承潤滑不好燒壞軸承等后果。
3、因發(fā)電機(jī)是燈泡貫流式機(jī)組,制造工藝復(fù)雜,維修不方便且工期長,由于該型號(hào)在國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)不夠成熟,設(shè)計(jì)上存在較多問題,特別是機(jī)組軸承溫度過高,降溫方式不合理;使機(jī)組不能正常運(yùn)行,嚴(yán)重影響本機(jī)組的安全運(yùn)行,因此,電站組織技術(shù)人員對機(jī)組運(yùn)行不斷總結(jié)和技術(shù)探討,反復(fù)研究實(shí)驗(yàn),多次進(jìn)行改造,最終使機(jī)組的降溫在技術(shù)改造中得到了解決。
三、設(shè)備技術(shù)改造方案
1、電站機(jī)組采用兩盤向心推力滾動(dòng)軸承,因冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,不能給軸承降溫起到很好的作用,致使軸承溫度過高,不能正常運(yùn)行,為了有效地降低軸承溫度,電站技術(shù)人員經(jīng)過多次
二、項(xiàng)目實(shí)施的必要性
該電站經(jīng)過20多年的運(yùn)行,水輪機(jī)汽蝕、磨損嚴(yán)重,主軸密封、頂蓋、低環(huán)、導(dǎo)葉軸套、密封盒等部件都磨損嚴(yán)重,時(shí)常出問題,隨時(shí)影響正常的發(fā)電。同時(shí)發(fā)電機(jī)絕緣等級(jí)降低,線圈老化,其中三號(hào)機(jī)已擊穿二次,隨時(shí)都有燒毀的危險(xiǎn),嚴(yán)重影響電站的正常運(yùn)行。存在的主要問題有:
(一)轉(zhuǎn)輪葉片氣蝕、磨損嚴(yán)重,在檢修拆卸中發(fā)現(xiàn)葉片大面積被氣蝕,呈蜂窩狀,破損很嚴(yán)重。頂蓋、底環(huán)同轉(zhuǎn)輪間隙超過了設(shè)計(jì)間隙0.4mm,達(dá)到了3mm左右,水力損失嚴(yán)重,水資源利用率降低,導(dǎo)致水輪機(jī)出力達(dá)不到額定出力的要求。
(二)主軸密封磨損嚴(yán)重,密封氈架設(shè)槽磨損2mm,致使密封件架設(shè)不牢固,止水不嚴(yán)密,漏水嚴(yán)重,容積損失增加,在運(yùn)行中不僅要時(shí)常停機(jī)維修,浪費(fèi)了大量的發(fā)電時(shí)數(shù),而且大量漏水進(jìn)入軸瓦,隨時(shí)有燒瓦的事故發(fā)生。
(三)運(yùn)行期間棄水嚴(yán)重。目前電站單機(jī)引水量是1.68m/s,最大引水量是5.04m/s,通過多年的放水情況看,正常情況渠道灌溉引水量大都在6-7m/s,所以有0.96-1.16m/s的水資源不能被電站機(jī)組充分利用而從水庫錐型閥放出。
3333以上問題,嚴(yán)重影響了電站效益的發(fā)揮和機(jī)組安全運(yùn)行,為了從根本上解決問題,提高電站的經(jīng)濟(jì)效益,走技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新之路是首選之路,技術(shù)改造勢在必行。作為企業(yè),發(fā)展和增加效益是硬道理,只有想法提高企業(yè)效益,企業(yè)方能發(fā)展。因此決定對2臺(tái)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及2套主軸密封等設(shè)備進(jìn)行改造。三、主要技術(shù)路線及改型方案
根據(jù)電站水文情況分析,若能改變機(jī)組轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)輪直徑,經(jīng)過對D74、D41、A551等眾多轉(zhuǎn)輪的比較,將設(shè)計(jì)水頭取為36m時(shí),單機(jī)出力可達(dá)800KW,此時(shí)轉(zhuǎn)輪直徑為620mm,并可滿足下游用水量的需要;若僅改變機(jī)組轉(zhuǎn)速,少量改變轉(zhuǎn)輪直徑,可優(yōu)選目前國內(nèi)較好的轉(zhuǎn)輪,轉(zhuǎn)輪直徑做到520mm,利用原水輪機(jī)蝸殼等大部件,電機(jī)出力將達(dá)到630KW以上,只是機(jī)組轉(zhuǎn)速要變到1000轉(zhuǎn)/分。經(jīng)反復(fù)考慮,從電站的現(xiàn)實(shí)資金情況出發(fā),盡量維持和少量變動(dòng)原機(jī)組參數(shù),達(dá)到增容目的,但盡可能不動(dòng)原部件及電機(jī)極數(shù)的前提,又限制了優(yōu)秀轉(zhuǎn)輪的使用和機(jī)組的增容幅度,原打算采用520mm的轉(zhuǎn)輪達(dá)不到改造要求,經(jīng)過多種方案比較后,最終權(quán)衡利弊,選用型號(hào)為HLD41-WJ-53的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪能滿足前提條件,達(dá)到增容目的。
經(jīng)反復(fù)論證,我們發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)輪的加大問題上有絕對可尋的突破點(diǎn),即:轉(zhuǎn)輪與頂蓋、底環(huán)間隙之間有可加大的空間,通過重新制作頂蓋、底環(huán),將頂蓋、底環(huán)內(nèi)圓直徑增大30mm,可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪直徑加大30mm后達(dá)到530mm在技術(shù)數(shù)據(jù)上的要求,從而能實(shí)現(xiàn)增容的目的,技術(shù)路線是合理的。
在對水情、資金承受能力等各種因素通盤考慮分析后,決定對機(jī)組改造分兩步進(jìn)行比較合適。第一步先對其中的2臺(tái)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行改造,將隱患較大的三號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行改造,以免在夏季運(yùn)行時(shí)燒毀造成重大的損失;第二步在今后資金允許的情況與逐年改造其余機(jī)組,以達(dá)到擴(kuò)容增效的目的。第一步改型方案確定為::
1、計(jì)劃將原型號(hào)為TSWN99/46-8的3號(hào)發(fā)電機(jī)改型為SFW630-8/99O,額定功率增容630KW。
2、計(jì)劃將原型號(hào)為HL702-WJ-50的2、3號(hào)水輪機(jī)改型為HLD41-WJ-53,轉(zhuǎn)輪直徑改530mm,單機(jī)最大出水增至2.068m/s,2臺(tái)最大總出水量增大到4.136m/s,水頭從41m降為35.5m,
3為滿負(fù)荷運(yùn)行水頭。
3、對其中的2、3號(hào)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪、:頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉軸套、主軸密封件、密封盒、密封壓蓋等部件重新制造。新舊方案技術(shù)性能對比如下:
水輪機(jī)型號(hào):HLD41-WJ-53原水輪機(jī)型號(hào):HL702-WJ-50轉(zhuǎn)輪直徑:530mm原轉(zhuǎn)輪直徑:500mm
發(fā)電機(jī)型號(hào):SFW630-8/990原發(fā)電機(jī)型號(hào):TSWN99/46-8四、項(xiàng)目概算及資金來源
根據(jù)廠商報(bào)價(jià),2臺(tái)水輪機(jī)改型概算總投資20.06萬元,其中:
1、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪單價(jià)7.38萬元(為保證轉(zhuǎn)輪質(zhì)量,提高機(jī)組效益,葉片制造將采用鋼板模壓新技術(shù)),2各計(jì)價(jià)14.76萬元。2、頂蓋、底環(huán)、密封部件加工2.8萬元。
3、導(dǎo)葉端面處理、尾水按管、大軸處理及其余件修配1.5萬元。
4、機(jī)組改造設(shè)計(jì)費(fèi)0.5萬元。5、服務(wù)及安裝費(fèi)0.5萬元。
資金從瓦房城水電站發(fā)電及副業(yè)收入解決。五、效益分析。
在30-44米9種不同的水頭條件下,改型機(jī)單臺(tái)機(jī)組過水流量由原來的1.581m/s-1.96m/s增至1.77m/s-2.068m/s;電機(jī)出力由原來的326KW-593KW增至396.6KW-656KW,改型后的
333電機(jī)多發(fā)出力63KW-74KW,出力增加幅度10.6%-21.7%,平均增加幅度15.4%(詳見下表)。
序號(hào)123456789平均
水頭(米)30323435.53738404244流量(米3/秒)HLD411.771.8431.9031.9391.971.9882.0222.0392.068HL7021.5811.6451.7061.751.7881.8141.8661.9131.96電機(jī)出力(千瓦)HLD41396.6435475502530550587619656HL702326364401429457476515554593改造后電機(jī)出力增加多發(fā)出力幅度(千瓦)(%)70.6717473737472656321.719.518.517.0l6.015.514.011.710.615.4參考電站201*年運(yùn)行記錄進(jìn)行分析,機(jī)組改型后,單臺(tái)機(jī)
組可多發(fā)電52.5萬度,電費(fèi)按0.18元/度計(jì)算,2臺(tái)機(jī)組共增加發(fā)電總收入18.9萬元,凈收入17.8萬元。
據(jù)此推算,機(jī)組改型后由原來水頭41m下降為35.5m,可下降水頭5.5m,較原來超發(fā)電量12.6%-14.8%。平水年效益提高18-27%,豐水年效益提高25.2-31%,枯水年效益提高28%。以上分析,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
枯水年350萬度×28%×0.18元=17.6萬元平水年450萬度×18%×0.18元=14.6萬元豐水年550萬度×25.2%×0.18元=24.9萬元以靜態(tài)總投資20.06萬元及以上不同水文年份下的發(fā)電總收入計(jì)算,枯水年、平水年、豐水年的靜態(tài)投資回收期分別為1.1年、1.4年0.8年。六、實(shí)施期限及步驟
該項(xiàng)目計(jì)劃實(shí)施期為2年,從201*年1月開始實(shí)施,201*年6-11月份簽訂加工合同,并完成部件加工任務(wù),201*年3月底全面完成設(shè)備安裝及調(diào)試任務(wù),201*年5-10月開展運(yùn)行觀測,201*年11-12月總結(jié)驗(yàn)收、項(xiàng)目鑒定。附件:
1、HLD41-WJ-53轉(zhuǎn)輪性能
2、頂蓋、底環(huán)、接管、轉(zhuǎn)輪圖紙各1分
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