灯泡贯流式机组经济运行问题

钟卫国

国家电投集团江西电力有限公司上犹江水电厂     江西省赣州市    341000

摘要：水电厂是将水能转换为电能的企业，其核心是水能的合理利用。节水增发电量是电力系统节煤节油和降低发电成本的重要环节，所以水电厂经济运行基本准则为：最低耗水量；最大发电量；最高机组运行效率。根据这一原则，合理选择机组运行方式，合理、经济地分配机组间负荷。

关键词：灯泡贯流式机组；经济运行；管理

灯泡贯流式机组适用于低水头，并且动迁规模与土地淹没少，适合民间集资办水电的需求。随着我国水利水电事业的快速发展，灯泡贯流式机组必将成为未来建设低水头水电站的理想设备，具有广阔发展前景。因此，今后应对灯泡贯流式机组进行更详细的研究，以提高机组运行效率，从而为企业带来更多经济效益。

一、灯泡贯流式机组的结构特点

在灯泡贯流机组中，水平布置一根主轴，连接着发电机与水轮机，其中转动的部分，则采用两个支点支撑，在发电机一端设置发导轴承，在水轮机一端设置水导轴承。灯泡头设置在前端，管形座起到重要支撑作用，辅助支撑设置在灯泡体左右水平和垂直方向上。由于灯泡贯流式机组结构的特殊性，机组布置主要靠管型座、灯泡头灯泡体竖井、垂直支撑、左右水平支撑固定，机组稳定性较差。

二、灯泡贯流式机组技术与经济优势

1、技术优势

①流道型式好、尺寸小。灯泡贯流式水轮发电机组流道平直对称,避免了水流拐弯造成的水力损失,使其尾水管能量恢复系数高达0.9,远高于常规弯肘形尾水管0.75的平均水平。同时,由于取消了蜗壳和肘形尾水管,使灯泡贯流式机组流道尺寸减小,同尺寸转轮直径条件下,机组段水力尺寸仅相当于轴流式机组的2/3左右。

②能量参数大、效率高。由于灯泡贯流式水轮发电机组具有良好的水力特性,其效率高。通常,额定点效率在94.5%左右,而最高效率在95.5%左右,比轴流转桨式机组高5%与3%左右。

③机组尺寸小、重量轻。灯泡贯流式水轮发电机组能量指标高,兼有结构紧凑、体积小、消耗材料少等特点,使其尺寸和重量相对较小。水头和单机容量相同情况下,灯泡贯流式机组转轮直径比轴流转桨式机组转轮直径小15%左右,重量减轻25%左右,整机重量相差可达1.7倍。

④运行性能好、适用范围大。由于良好的效率和水力特性,灯泡贯流式水轮发电机组在运行经济性和稳定性方面都远优于其它常规发电机组；同时,灯泡贯流式水轮发电机组可在4m～25m水头段可靠而高效的运行,使其相对其它形式的发电机组具有更广阔的应用范围。

2、经济优势

①土建工程量少、投资省。灯泡贯流式水轮发电机组的厂房面积相对较小。此外,由于灯泡贯流式水轮发电机组为水平布置,其开挖深度也小于轴流转桨式机组,所以总体厂房工程费用可节省30～40%。

②灯泡贯流式机组属低水头机型,投建后移民少。水电站投建后,往往会淹没水库周边的大片土地,迫使原居民搬迁,即形成移民。水电站建设中产生的大量移民,往往难以安置,给政府造成困难,产生巨大经济损伤。灯泡贯流式机组属低水头机型,因此在投建后能降低水库淹没损失、减少移民。

③灯泡贯流式机组属径流式电站,有利于生态的发展。社会经济要求与生态环境和谐发展,形成一种可持续发展模式。与轴流式水电机组不同,灯泡贯流式机组属于径流式机组,因此这种灯泡贯流式机组投运后有利于保护生态环境。

三、灯泡贯流式机组经济运行措施

1、降低灯泡头温度。在机组运行期间，灯泡头的最高温度达到53℃，这给操作人员的工作带来了极大困难，还影响了设备的使用寿命。因此，应采取一定的降温措施，可在封水盖板上安装离心鼓风机，泡头外的冷风可通过风道输送到泡头内，这样设备中的高温气体就会溢出泡头，达到冷气进热气出的目的，从而使灯泡头降温。通常，通过使用这种方法，灯泡头的温度能降低到约8℃，即使机组在高温环境下运行，泡头内最高温度也只能达到45℃，具有明显的降温效果。

2、更换机组轴承供油泵。灯泡贯流式机组轴承供油泵是整个机组最重要的设备之一，要求在机组运行中连续可靠地工作，机组轴承供油泵最早的设计选型是齿轮泵，但运行一段时间后，会出现供油量不足、油泵温度高、磨损量大等问题，严重影响机组正常运行。经仔细研究，最终决定选择螺杆泵作为机组轴承供油泵的选型，通过实际应用，既能满足机组运行要求，又能节省油耗。

3、轴承油冷却器的冷却水管理。为在运行期间大幅降低轴承油的温度，从而降低运行时瓦温，需优化轴承油冷却水的选择。在实际运行中采用主轴密封的排水方式，将主轴密封的排水接入到冷却器中，以达到降温效果。轴承冷却器中的二次循环水改为主轴密封的一次循环水，结合板式冷却器，在实际运行中能起到很好的降温效果。将轴瓦最高温度从68℃降至约50℃，提高了轴瓦的运行效率，并延长了设备的使用寿命。

4、机组轴承环形供油管接头管理。由于灯泡贯流式机组在设计制造方面还存在一些问题，在运行过程中，轴承油的环形供油管很可能发生漏油，导致机组轴瓦因缺油而磨损，致使设备使用寿命缩短。因此，应根据阵中状况采用适当的密封材料和方法，接头应重新加工，以避免大量漏油，从而确保机组轴承的正常运转。

5、机组大轴端盖的改造。在机组制造过程中，由于发电机定子温度过高，原来的低压冷却风机被改为高压风机，但在使用高压风机时，轴承循环油会吹出端盖，导致大量漏油现象。因此，应改造大轴端盖，可对再改设备增加一个与大轴同转的甩油环，在甩油环作用下，能改变漏油方向，将漏出的油重新甩回油箱，避免漏油事故，并且要使用新的密封材料，密封要求也应提高。

6、PLC装置与防雷措施。使用PLC装置最明显的特点是在连接设备时，在PLC规模研制中开发不同系列的产品，在不同领域具有广泛的应用价值。在电子模块化基础上，使用PLC极易组成各种控制系统，并且PLC对外部因素敏感度不高，因此具有良好的适应性。能在各种干扰、辐射甚至瞬间断电情况下继续工作，因而其适用于条件恶劣的工作环境。PLC功能实现包括逻辑运算、计时、顺序等，还包括数字与模拟量的输入输出，以及自检、记录等功能，这种强有力设备能在一条生产线上实现一台生产机械，并操控此生产过程。然而，在电厂投运时，每年都会发生对PLC装置的雷击损坏，严重影响了机组的稳定运行。针对这种情况，应在上游水位传感器上安装485控制线路避雷器，通过实际运行中的使用，取得了明显效果。

四、灯泡贯流式机组经济运行的管理

1、建立生产管理制度。灯泡贯流式机组的经济运行管理应建立在完善的管理制度基础上，除基本巡视检查、缺陷管理、检修管理制度外，还应针对重要的管理环节制定相应的管理方法。例如，在轴承油、操作油滤芯等方面，清洗间隔的准确制定，轴承油泵和渗漏排水泵的检查周期多长时间一次为最佳等，因此，应根据不同机组的不同使用条件制定相应的运行管理制度，并不断完善与修改制度，使管理规章制度真正切实可行，提高机组运行效率。

2、提高生产人员综合业务能力。在电厂建设初期，一半以上的生产人员是刚毕业不久学生，只有少数工作人员有生产经验，而有贯流式机组运行管理经验的人员更少。经过对工作人员的技能培训，短时间内仍不能满足生产运行需求，因而应采取一定措施提高生产人员的综合业务能力，这有助于提高设备使用性能。生产人员可去一些大型电厂学习，然后进行相应的技术培训，实行老手带新手的形式，全面提高生产人员综合技能，通过实践运行，该模式取得了良好的效果。在提高人员综合业务素质的基础上，重点培养更高层次的人才。根据不同专业培养一批专业技术带头的人才，满足电厂生产运行管理要求，提高灯泡贯流式机组的运行管理效益。

参考文献：

[1]刘强.灯泡贯流式机组运行稳定性分析[J].水力发电，2016(07).