王進(jìn)才

（青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開(kāi)發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

淺談燈泡貫流式機(jī)組運(yùn)行中的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

王進(jìn)才

（青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開(kāi)發(fā)有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：燈泡貫流式機(jī)組由于投資少、建設(shè)工期短、移民少,收益快等優(yōu)點(diǎn),已成為國(guó)內(nèi)和國(guó)際水電投資項(xiàng)目中的首要備選機(jī)型,并且已被廣泛投入商業(yè)營(yíng)運(yùn)。本文就作者近幾年參與燈泡貫流式機(jī)組的運(yùn)行工作而獲得的一點(diǎn)心得,與同行共同探討。

關(guān)鍵詞：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；機(jī)組出力；影響條件

1基本情況

直崗拉卡水電站，地處三江源,是黃河上游第4個(gè)梯級(jí)電站,工程所處區(qū)域?qū)偕鷳B(tài)環(huán)境十分敏感和脆弱的青藏高原。它位于青海省尖扎縣與化隆縣交界的黃河干流上，電站壩址距上游李家峽水電站7km，距西寧市公路里程109km。水庫(kù)正常蓄水位2050.0m，總庫(kù)容1540萬(wàn)m3。電站安裝5臺(tái)單機(jī)容量為38MW的燈泡貫流式機(jī)組，設(shè)計(jì)水頭12.5m，單機(jī)流量337.4m3/s，年發(fā)電量762MkW·h。電站主要建筑物有右岸河床式電站廠房、平底泄洪閘及左岸河床土石壩等。2005年5月31日上午11∶18，電站首臺(tái)機(jī)組正式并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電，歷時(shí)近10年的建設(shè)，2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)組依次安裝完成并網(wǎng)發(fā)電，2014年5月31日23∶45，青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電站5號(hào)機(jī)組完成各項(xiàng)調(diào)試試驗(yàn)，順利投產(chǎn)發(fā)電。由于燈泡貫流式水電站具有比立軸的軸流式水電站建設(shè)期短，投資小，收效快，移民少的優(yōu)勢(shì)，并且電站靠近城鎮(zhèn)，有利于發(fā)揮地區(qū)興建水電站的積極性，所以賦有極強(qiáng)的生命力和深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。

2尾水位對(duì)機(jī)組出力的影響

貫流式水電站的水頭與下游水位密切相關(guān)，當(dāng)上游流量增大時(shí)，下游水位隨之抬高，而水頭就降低，機(jī)組不能滿(mǎn)出力運(yùn)行；當(dāng)流量減小時(shí)，下游水位隨之降低，而水頭抬高，但流量往往不能滿(mǎn)足機(jī)組出力的要求。當(dāng)電站進(jìn)行日調(diào)節(jié)調(diào)峰時(shí)，其下泄流量隨負(fù)荷而變化，相應(yīng)地引起下游水位、流速的劇變，水位流量關(guān)系曲線呈繩套形狀。而水流在穩(wěn)定狀態(tài)下，下游水位與流量的關(guān)系比較明確。由于尾水渠在設(shè)計(jì)和建造時(shí)是逐漸開(kāi)擴(kuò)的，在非穩(wěn)定的流動(dòng)情況下，下游水位上升得相對(duì)緩慢，形成無(wú)數(shù)個(gè)繩套關(guān)系。當(dāng)尾水管出口流量增大時(shí)，下游的水被推著往下走，此時(shí)下游水位是下降的；當(dāng)尾水管出口流量減小時(shí)，形成了水的反涌，這種波動(dòng)引起了水頭變化與出力的波動(dòng)，有時(shí)可以導(dǎo)致發(fā)電量降低3%～5%。為解決此問(wèn)題，電站曾經(jīng)將下游尾水出口處長(zhǎng)期堆積的淤泥進(jìn)行了一次大規(guī)模的清理，取得了良好的效果。但尾水左岸有一條排洪溝，雨季時(shí)有大量的泥沙進(jìn)入河道，由于下游流速相對(duì)較小，無(wú)法及時(shí)沖走淤泥，長(zhǎng)期積累的結(jié)果是墊高了河床，對(duì)電站機(jī)組水頭造成了一定的影響。所以，及時(shí)清淤對(duì)水電站運(yùn)行來(lái)講也是一項(xiàng)需要高層引起重視的問(wèn)題。

3運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組出力的影響

貫流式水電站的運(yùn)行不是一味要求不棄水的模式，尤其對(duì)小庫(kù)容和無(wú)庫(kù)容電站來(lái)說(shuō)，當(dāng)來(lái)水量增大時(shí)，如果單純地加大水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，會(huì)使流道和機(jī)組的過(guò)流量增加，尾水位急劇上升涌高，瞬間打破原來(lái)的尾水動(dòng)平衡。此時(shí)水輪機(jī)工作水頭降低，造成機(jī)組出力降低，減少了發(fā)電量。這種情況下，應(yīng)該充分考慮機(jī)組運(yùn)行方式，我們也做了一些關(guān)于機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的考量和分析，針對(duì)5臺(tái)機(jī)組各自不同的特性，安排在來(lái)水量較小時(shí)選擇同等運(yùn)行工況下出力較好的機(jī)組運(yùn)行，一定程度上還是有明顯的效果。由于電站庫(kù)容小，調(diào)節(jié)能力差，當(dāng)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，上游電站一旦加大負(fù)荷，水庫(kù)的水位上漲很快，為避免造成無(wú)謂的損失，我廠也隨即開(kāi)啟備用機(jī)組。觀察一個(gè)時(shí)期以來(lái)，我們得出：來(lái)水無(wú)法滿(mǎn)足我廠2臺(tái)機(jī)組滿(mǎn)發(fā)負(fù)荷的時(shí)候，可以將上游水位調(diào)至較高的水位，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，來(lái)水再增大，我們也相應(yīng)再開(kāi)啟一臺(tái)備用機(jī)組，直至5臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，這時(shí)候我們可以明顯看到，雖然水頭依然在額定值以上，但機(jī)組負(fù)荷至少減少3.0～5.0MW。

4上游污物也是影響機(jī)組出力的主要原因

上游的水流流態(tài)、污物性質(zhì)及數(shù)量、流道、攔污柵等對(duì)機(jī)組出力都有直接的影響。在沒(méi)有庫(kù)容和庫(kù)容小的電站經(jīng)常存在一種運(yùn)行方式，即上游一來(lái)水機(jī)組必須帶負(fù)荷，導(dǎo)致水流運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)快，當(dāng)水流與進(jìn)水口的牛腿撞擊時(shí)有部分水流改變流向，甚至出現(xiàn)了旋流，進(jìn)人流道內(nèi)的水流也不穩(wěn)定，沿程水頭損失往往加大。污物是水上和水中的漂浮物，通過(guò)運(yùn)動(dòng)的水流吸附在攔污柵上，當(dāng)污物過(guò)多時(shí)，造成攔污柵前后的壓差不斷地增大，此時(shí)相當(dāng)于工作水頭在不斷的下降，嚴(yán)重影響機(jī)組的出力。因此，必須及時(shí)清理，否則不僅使機(jī)組的出力大為降低，甚至使得機(jī)組實(shí)際運(yùn)行在低水頭工況下，影響機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定和安全。所以在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)監(jiān)視攔污柵前后壓差，一般在壓差大于30cm以上時(shí)就應(yīng)及時(shí)清理污物，保證機(jī)組在高效率工況下運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。

5水庫(kù)調(diào)度方面的影響

燈泡貫流式水輪機(jī)的適用水頭范圍一般在3m 到25m內(nèi)，因此，這種機(jī)組主要靠大流量發(fā)電。但又因?yàn)闊襞葚灹魇剿姀S的水庫(kù)庫(kù)容較小，一般只有日調(diào)節(jié)能力，因此，電站發(fā)電量在很大程度上由河水的徑流量決定的。如何使徑流水發(fā)揮最高效益，這就要求我們對(duì)水庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。特別是枯水季節(jié)，應(yīng)當(dāng)盡可能做到使有限的來(lái)水發(fā)揮最大效益，也就是發(fā)最多的電。在洪水季節(jié)，利用預(yù)報(bào)時(shí)間和洪水產(chǎn)生至庫(kù)區(qū)的時(shí)間之和，加大機(jī)組出力，盡量降低水庫(kù)水位，一般都可以至死水位。等洪水上漲至汛限水位時(shí)逐步加大泄水流量，可適當(dāng)降低水庫(kù)水位。當(dāng)最大洪水流量過(guò)程結(jié)束時(shí)，調(diào)整水庫(kù)下泄流量使水庫(kù)水位逐步提高。整個(gè)洪水流量過(guò)程結(jié)束時(shí)，水庫(kù)水位控制在最高汛限水位。洪水過(guò)程中利用消落水庫(kù)水位來(lái)增加發(fā)電效益是相當(dāng)可觀的。2012年，黃河上游降雨頻繁，黃河水位猛漲，尤其在七、八、九三個(gè)月中，水庫(kù)平均入庫(kù)均保持在800.00m3/s以上，僅八月平均入庫(kù)達(dá)到1500.00m3/s，當(dāng)月發(fā)電量較往年多發(fā)3000.00萬(wàn)kW·h。在貧水季節(jié)，盡量避免棄水或少棄水。主要是控制水位在次汛限水位，保證發(fā)電機(jī)在高水頭高效率區(qū)運(yùn)行?？菟谟捎谒畮?kù)來(lái)水量滿(mǎn)足不了全部機(jī)組的全天運(yùn)行，因此增加其效益的主要途徑是盡量蓄高水庫(kù)水位，并安排1臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，這樣可以盡量使尾水位維持在較低位。因?yàn)槎嗯_(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，尾水位相應(yīng)增高，也就降低了機(jī)組運(yùn)行的凈水頭。而燈泡貫流式機(jī)組的出力會(huì)因?yàn)闄C(jī)組的水頭減小而明顯降低。再者就是枯水期的發(fā)電計(jì)劃安排也很關(guān)鍵，一般是按來(lái)水安排發(fā)電計(jì)劃，保持水庫(kù)在最高水位運(yùn)行，以提高發(fā)電機(jī)水頭利用率。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，影響貫流式水電站的機(jī)組出力的因素比較多，應(yīng)在水電站的運(yùn)行中，加強(qiáng)運(yùn)行過(guò)程的觀察，不斷地總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提高水電站的經(jīng)濟(jì)效益。

中圖分類(lèi)號(hào)：TV737

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）12-0007-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.004

收稿日期：2014-12-08

作者簡(jiǎn)介：王進(jìn)才（1970-），男，助理工程師，從事水電站運(yùn)行和管理工作。