小水电站技术改造工作管窥

      摘 要：本文从当前小水电站存在的若干问题入手，相应阐述了对小水电站技术改造工程的几点建议，并对其预期效益做出了简略说明。 

　　关键词：小水电站；技术改造；现状；建议 

　　我国的小型水电站大多建设于上世纪八九十年代，限于当时的资源条件和技术水平，旧有的小型水电站的技术装备已很难满足日益发展的供电技术需求了，另一方面，经过几十年的使用，小型水电站的建筑和机器设备都已经陈旧落后了，所以，如何对这些小型水电站进行合理地技术改造从而充分发挥这些小型水电站的经济效益和社会效益已经成为一个摆在我们面前的重要课题。 

　　一、当前小型水电站存在的问题 

　　1.建筑设施与机组设备陈旧落后 

　　一些小型水电站在当初施工的时候，由于水电工程的建筑物与引水系统的基础设施施工不合理的问题，给电站的正常运行带来阻碍。如果小水电站的引水系统结构不合理，就容易造成拦污栅在汛期时极易被上游冲下来的杂草和生活垃圾等污染物淤积，这样一来水头损失增大，间接降低了水电站的发电量。另外，小水电站很多采用的是引水式电站的设计方式，在这种小水电站中，如果引水渠道和前池排沙设计得不合理，在汛期时容易造成大量泥沙进入渠道和电站，这样的后果是渠道的正常引水功能受到限制，发电机组被泥沙严重磨损，对老旧发电机组造成严重的负担，不仅影响了水电站的正常发电，甚至还会威胁到水电站的运行安全。 

　　受限于小水电站机电设备当年制造时的生产条件差和技术水平落后，现役的小水电站机组机器设备往往存在质量较差、精度较低和设备兼容性差等问题。另外由于资金和技术条件限制，小水电站的机械设备普遍年久失修，同时出现严重老化的问题，有的水电站机组甚至已经超期服役，电气设备严重老化，绝缘性差，大大增加了事故的发生率。拿水轮机来说，现役的水轮机往往设备陈旧，再加上空蚀和泥沙磨蚀的影响，部分水轮机的进水阀和导水叶经常出现漏水现象，大大降低了水轮机的正常工作能力，从而影响到水电站的正常发电。 

　　2.小水电站装机容量选择不合适 

　　小水电站投产运行几十年后，随着社会经济的快速发展和生态环境的变迁，小水电站的水文水情都发生了显著变化。由于水库河流的上游水土流失严重，或者周边居民的生活用水和生态用水量增加，或者大力发展了一批耗水量大的企业，或者气候变化降水量减少等等，这些都造成了电站的水资源减少。上游水位和水量的变化，使得水电站设备的运行环境与当时水电站的设计初衷相偏离，造成小水电站不能正常运行的问题。 

　　另外，一些早期建成的小水电站，由于当时的资金和资源限制而造成机组的主要性能参数与水电站的实际运行参数不相匹配，或者水电站设计之初由于缺乏必要的水文资料，导致建成后的水电站实际来水量和水头与设计的工况不相符，结果使水电站机组的运行工况达不到最优，致使机组运行效率低下，振动和噪音大，直接严重影响机组的使用寿命。 

　　3.管理方法落后和人员观念陈旧 

　　小水电站往往规模比较小，工作人员较少。一些小水电站的运行管理方法陈旧、技术落后，水电站运行情况的监控、操作和记录等工作都需要人工进行，自动化管理的程度非常低下，一旦机组的运行发生异常和状态发生变化时，工作人员很难及时发现问题并作预警，导致水电站的运行安全可靠性非常差。另外一点，这种水电站的工作人员长期在噪音严重的机组旁边值守，势必将对他们的身心健康造成严重的影响。再有，小水电站工作人员素质良莠不齐，技术人员信息相对封闭，又得不到定期的培训，致使他们观念陈旧且技术落后，使得许多经济适用的新设备和新材料得不到很好的应用，先进的管理经验也得不到推广。 

　　二、小水电站技术改造工作建议 

　　为了提高小水电站水轮机的运行效率、机组设备的完好率和安全运行的可靠性、电站自动化水平从而提高水电站的发电能力，我们需要对小水电站实行技术改造。在改造过程中，要全面考虑水电站现有的条件和潜在资源，从而为改造方案的技术论证做好充分准备，并力求改造所用的技术先进、经济合理。 

　　1.水电站设备技术改造 

　　机组设备的技术改造主要指采用新技术、新材料、新设备来替换原有的陈旧老化的设备。首先要对水电站的水头和流量重新进行准确核定，根据河流的实际水文水情来选择技术更加成熟的适合流域特点的转轮，从而保证水轮机的工作效率在最优工况内。其次，要根据河流汛期时泥沙增多的特点，选用新型转轮并在合理区间内调整导叶型线，并采取诸如在转轮叶片正面涂抹环氧金刚砂等有效的抗磨措施来减少砂石对机械设备的磨损，从而延长设备的运行寿命，达到技术改造的目的。 

　　另外，鉴于目前小水电站普遍自动化低，提高小水电站的自动化水平是小水电站技术改造的重点内容，同时也是小水电站发展的必然趋势。在该过程中，根据电站的实际情况，购置计算机监控设备和自动化设备，在数据采集、监视、安全装置、机械调频和机组功率调整方面实现自动化操作，从而降低小水电站的人工投入，进而确保小水电站正常运行的高效和安全。 

　　2.现状评估及增容减容 

　　对小水电站要进行水头和流量的重新核定，在此基础上，要做好对电站的设备状况、技术水平、能量转换效率和安全隐患等方面进行全面调查和评估的工作，并借此编制切实可行的小水电站技术改造规划，当然，对于安全隐患严重且无法实施技术改造的老电站，也可拆除重建甚至直接报废。 

　　为了使小水电站的装机容量符合客观应用条件，要在现状评估的基础上对小水电站作增容或减容改造。扩机增容是指利用原设计未安装的基坑来增加机组或者扩大厂房甚至另建厂房来装设新机。另外，对于水头和流量比原设计减少了的电站，应该采用减容改造的方式，即根据水电站现今的实际运行水头和流量来降低水轮机的额定水头，从而减小其额定输出功率，或选用合适的新型转轮，目的都是将水轮机的运行工况调整到最优工况区。 

　　3.加强管理和技术培训 

　　小水电站行业管理部门要对小水电站的技术改造规划和执行情况及所拨的财政基金的使用情况进行严格监督并加强检查力度，并组织有关专家对技术改造完成后的小水电站做好运行效果评估和改造结果验收的工作。行业主管部门同时要加强对小水电站的规划、设计、施工和管理方面人员的技术培训工作，切实推行先进的规划设计理念和运行管理方法，推广新材料、新技术和新设备在小水电站建设和日常管理中的应用。 

　　三、小水电站改造效果论述 

　　小水电站的技术改造带来的最直接影响是显著提高了电站的经济效益，增容改造使得水电站发电量大幅度提高，技术改造能够提高机组的能量转换效率，直接提高了水电站的发电量。小水电站技术改造工程同样具有显著的社会效益，经过技术改造以后，小水电站运行的s安全可靠性不仅显著提高，而且显著减轻了电站工作人员的劳动强度，同时电站的噪音也将明显降低，生产条件得到明显改善，从而对工作人员的生命安全和身心健康提供了更好的保障。小水电站技术改造工作同时还具有显著的生态效益，最直接的一点就是避免了同等程度的开发新水电站对生态环境的破坏和影响。 

　　总之，小水电站的技术改造工作是一项长期而艰巨的任务，但更是一个利在当代功在后世的工程。小水电站技术改造工期短所以对原机组的正常工作影响甚小，而改造后的机组发电效率将大幅提高，且经济效益和社会效益显著。所以，尽管小水电站技术改造工作任重而道远，但只要我们明确目标并认真规划，改造工程必然能够顺利完成。 

　　参考资料： 

　　[1] 田沧海.农村小水电站技术改造问题的探讨[J].中国新科技新产品，2011，（2）：78-79. 

　　[2] 黄建平.小水电站技术改造问题的探讨[J].海峡科学，2008，（3）：32-33.