1 概述

党翁水电站位于融水苗族自治县杆洞乡，使用水头在135～145m之间。改造前水轮机型号为HL110-WJ-71，配有SFW2000-6/1430发电机、YWT-1000微机调速器，Z41H-25/DN600闸阀等辅机。该电站运行多年，过流部件磨损（空蚀）较严重，主轴密封漏水等，导致机组容积损失大，出力不足。HL110-WJ-71为混流式水轮机、卧轴、金属蜗壳，转轮直径为71cm。水轮发电机组为三支点机构，水轮机的推力径向轴承承担轴向水推力，通过6只地脚螺栓固定于厂房地面。水轮机与发电机采用刚性联接，飞轮装于水轮机联轴器与发电机联轴器之间，用于机组停机时制动和增加机组转动惯量，以增加机组运行的稳定性。发电机（包括两径向轴承）安装于发电机底板上，通过地脚螺栓固定在厂房地基上。水轮机的旋转方向从发电机端看为顺时针。        

由于该水轮机效率低，空蚀性能较差，导致机组长期运行出力不足，且振动、噪音较大；主轴密封设计不合理，导致水流沿主轴漏出。急需通过更换新的水轮机，提高效率，增加机组出力、减轻振动、降低噪音，解决主轴密封漏水问题等。

2 改造要求

⑴发电机出力达到2200kW，即超发10%的额定功率。

⑵保留原埋入部分不动，即尾水锥管和进水弯管不动，减少开挖量，以降低工作量和减少工期。

⑶水轮机蜗壳和推力轴承地脚螺栓保持不变，发电机、调速器位置不变。

3 改造方案

⑴水轮机转轮选用效率高，空蚀性能更好的J96，转轮直径为71cm。水轮机转轮直径不变，额定点效率提高4.3%，使得流量由原来的1.74 m/s降低到1.66 m/s； 理论吸出高度Hs由原来的+0.62m增加到+4.99 m，空蚀系数由原来的0.05降低到0.025，空蚀性能显著提高。

⑵根据电站现场测量数据，尾水弯管下法兰设计为现场焊接，以便安装时准确对接。

⑶根据电站现场测量数据，蜗壳底脚设计成与原蜗壳底脚地脚螺尺寸相同，进水直管段中心线距离与原蜗壳中心线尺寸相同，法兰为活动，现场安装时调整好后再焊接。安装调速轴的轴承座与原调速机构尺寸相同。

⑷由于原调速器位置不变，调速传动装置需要按原尺寸安装，采用可调节垫板，调节调速轴至机组中心位置。调节垫板留有加工余量，根据安装时所测量需加工的尺寸，返工垫板，满足安装要求。

⑸由于发电机位置不变，机组为三点刚性联接，发电机联轴器、飞轮和水轮机主轴法兰联接螺孔必须同钻铰，以保证三者的同心。所以原电机联轴器必须拆除，更换新的联轴器，同时还必须保证水轮机中心位置与发电机中心之间的距离保持原有不变。所以，发电机联轴器留有加工余量，根据安装时所测量需加工的尺寸，满足安装要求。

(6)更换新的水轮机推力径向轴承，由于原轴承底板地脚螺栓不动，通过现场测量，设计新的轴承的底板，地脚螺栓孔尺寸与原底板相同。地脚螺栓露出地面较短，所以固定面较单薄，通过设计加强筋，使轴承受力很好地传递到地面。

4 改造效果

水轮机生产完成后，运输至现场进行安装。由于前期测量工作的需要，老机组除保留部分外均已拆除。测量尺寸误差小和既定改造方案的合理，使得现场安装工作非常顺利。该改造电站，保留部分较多，无土建开挖和地脚螺栓的预埋，不仅节省了资金，同时也使得工期大大减少，为电站早日完成改造发电争取了更多的时间。

安装完成后，机组试运行，出力达到设计要求，最高出力达到2400kW，其他各项指标均达到改造要求，圆满完成改造任务。

结论

对老旧电站的增效扩容改造，必须因地制宜，不仅要选择更好的高效转轮，而且要对电站改造成本，工期，发电影响等多方位考虑。

参考文献

[1]桂林,陈俊,王光.柔性光学电流互感器在水轮发电机保护及监测上的应用探索[J].水电与抽水蓄能,2020,06(03):1-6+21.
[2]姚耀.中小型水电站水轮发电机组保护的优化改造[J].电世界,2019,60(10):6-12.
[3]王友,周春燕.福堂坝水电厂水轮发电机组过速保护改造[J].电气技术,2019,20(06):104-106.
[4]肖幸禄.水轮发电机电制动停机对继电保护影响的分析与对策探究[J].科学技术创新,2018(35):185-186.