李家峽水電站1發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)試驗(yàn)及分析

李家峽水電站4#水輪水電機(jī)組在運(yùn)行維護(hù)中發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)、安裝等遺留問題,導(dǎo)致水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪下固定止漏環(huán)焊縫開裂、大軸補(bǔ)氣閥閥座筋板焊縫法蘭連接螺栓斷裂等現(xiàn)象。文章針對(duì)大修中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷進(jìn)行分析總結(jié),采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施,提高了機(jī)組的健康水平,為達(dá)標(biāo)奠定了良好的基礎(chǔ)

主要從設(shè)計(jì)、制造、安裝、試驗(yàn)等一系列重要環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,論證了李家峽水電站大型水輪發(fā)電機(jī)組在保留原有空冷基礎(chǔ),保持機(jī)組基本結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下,初次在400mw水輪發(fā)電機(jī)組中進(jìn)行蒸發(fā)冷卻技術(shù)的可行性,并結(jié)合李家峽4#機(jī)組近兩年的運(yùn)行情況,對(duì)蒸發(fā)冷卻技術(shù)在水電站大型機(jī)組的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面提出了一些設(shè)想。

李家峽水電站總裝機(jī)容量５×４００ｍｗ。一期工程安裝４臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，二期工程安裝１臺(tái)機(jī)組。該機(jī)組是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造和安裝的目前國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的機(jī)組，其設(shè)計(jì)、制造和安裝采取了許多先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和工藝。在介紹李家峽水電站４００ｍｗ水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的同時(shí)，也對(duì)大型部件的安裝工藝作了重點(diǎn)介紹。

由于國(guó)家科委在黃河李家峽水電站工程建設(shè)后期,將李家峽#4水輪發(fā)電機(jī)組定為采用蒸發(fā)冷卻方式的試驗(yàn)機(jī)組.對(duì)于400mw的機(jī)組采用蒸發(fā)冷卻方式在國(guó)內(nèi)尚屬首例.該機(jī)組于1999年12月投入商業(yè)運(yùn)行,經(jīng)過1年多在多種工況下的開、停機(jī)運(yùn)行考驗(yàn),認(rèn)為這些試驗(yàn)是成功的.在此著重對(duì)定子下線工序與普通冷卻類型機(jī)組的差異,以及就此工序中遇到的實(shí)際問題及處理方案進(jìn)行了剖析.在實(shí)際安裝過程中,蒸發(fā)冷卻部分主要考慮冷卻劑的氣路氣密性問題,而每一根定子線棒都是氣路的組成部分,這就是蒸發(fā)冷卻機(jī)組下線過程中體現(xiàn)工藝性之所在.

本文通過對(duì)設(shè)縫、設(shè)墊層、設(shè)縫設(shè)墊層、不設(shè)墊層預(yù)設(shè)縫鋼筋不過縫的壩后背管仿真模型與不設(shè)縫不設(shè)墊層的壩后背管仿真模型試驗(yàn)的對(duì)比，總結(jié)分析了設(shè)縫設(shè)墊層對(duì)聯(lián)合承載結(jié)構(gòu)裂縫，應(yīng)力、承載比的影響。闡達(dá)了設(shè)縫設(shè)墊層的壩后背管結(jié)構(gòu)的可靠性。

大峽水電站重大的機(jī)電設(shè)備都是通過招標(biāo)評(píng)議選定的,這些中標(biāo)的廠家和科研所提供了在國(guó)內(nèi)堪稱一流的技術(shù)裝備。本文僅介紹了微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和構(gòu)成,以及發(fā)電機(jī)組采用彈性金屬塑料瓦給安全運(yùn)行帶來的巨大好處。

近年來,隨著我國(guó)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作的穩(wěn)步發(fā)展,國(guó)內(nèi)各地區(qū)電力供應(yīng)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻,各型水電站工程項(xiàng)目的建設(shè)在一定程度上緩解了國(guó)內(nèi)電力供應(yīng)緊張的問題。勵(lì)磁系統(tǒng)作為水電站發(fā)電機(jī)組的重要輔機(jī)設(shè)備,在水電站的運(yùn)行中發(fā)揮了顯著的作用。針對(duì)國(guó)內(nèi)大中型水電站勵(lì)磁系統(tǒng)改造的現(xiàn)狀及存在的相關(guān)問題,以福建省山美水電站3號(hào)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)改造為例,系統(tǒng)分析了山美水電站發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)改造的具體方案,并深入探索了我國(guó)水電站發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)改造的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的水輪發(fā)電機(jī)組冷卻方式一般是借助于監(jiān)測(cè)儀表通過人工操作來控制機(jī)組冷卻供水量,由于冷卻水流量測(cè)量?jī)x表的可靠性較差,往往影響了機(jī)組冷卻效果,因此而導(dǎo)致的事故頻發(fā)。文章以李家峽水電廠機(jī)組冷卻供水為例,分析供水系統(tǒng)在當(dāng)前環(huán)境、海拔、運(yùn)行操作情況下的供水效率情況,進(jìn)行優(yōu)化配置,達(dá)到水電廠\"節(jié)能降耗\"的目的。另外,文章建議開發(fā)機(jī)組冷卻供水優(yōu)化效率曲線控制軟件,對(duì)冷卻供水系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量,科學(xué)調(diào)節(jié)冷卻水量,再輔以可靠的自動(dòng)化控制裝置,保證機(jī)組及主變冷卻系統(tǒng)可靠、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展和成熟，機(jī)組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為衡量水電站綜合自動(dòng)化的又一標(biāo)準(zhǔn)，也是智能電站不可缺少的組成部分，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)電站無(wú)人值守或少人值守，提高機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提供了可靠的保障。文章從機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，功能定位等方面介紹了李家峽水電站實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

文章論述了李家峽水電站1#機(jī)組座環(huán)分辨吊裝,蝸殼拼裝及焊接過程中對(duì)變形控制所采取后系列措施。

文章簡(jiǎn)要介紹了李家峽水電站水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的站網(wǎng)分布、通訊網(wǎng)絡(luò)、遙測(cè)站、中心站和分中心站,對(duì)水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)通訊手段的選擇和遙測(cè)站設(shè)備的選擇也作了簡(jiǎn)要說明。

根據(jù)李家峽ln2002a垂線自動(dòng)化觀測(cè)資料,對(duì)拱冠垂線位移進(jìn)行了分析,用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法,由多元逐步回歸,建立了拱冠壩段2185m層測(cè)點(diǎn)變位統(tǒng)計(jì)監(jiān)控模型。計(jì)算結(jié)果表明模型擬合精度較高,因子意義明確,對(duì)預(yù)測(cè)壩體變位有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

李家峽水電站兩岸高邊坡表部位移谷幅測(cè)點(diǎn)的相對(duì)距離，自1996年底始測(cè)至2010年底呈明顯壓縮趨勢(shì)，2010年至2013年趨勢(shì)有所平緩。此現(xiàn)象是否是由于河谷兩岸巖體的真實(shí)變位情況，是否會(huì)影響大壩安全穩(wěn)定情況，是水電站大壩安全運(yùn)行重點(diǎn)關(guān)注的問題。因此對(duì)兩岸高邊坡表部位移谷幅測(cè)點(diǎn)位移特性需要加強(qiáng)分析。李家峽水電站兩岸高邊坡表部位移谷幅監(jiān)測(cè)，是監(jiān)測(cè)河谷兩岸巖體是否位移的重要手段，通過對(duì)谷幅監(jiān)測(cè)資料的分析，判斷谷幅趨勢(shì)性壓縮的原因，為加強(qiáng)李家峽水電站河谷兩岸巖體穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。

針對(duì)李家峽水電站4號(hào)機(jī)組調(diào)速器換型后存在的問題,提出了兩套改造方案。分析認(rèn)為采用第二套方案可以在很大程度上降低項(xiàng)目投資成本,縮短改造工期。改造后的靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)證明,調(diào)速器所有技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了改造要求和標(biāo)準(zhǔn)要求,達(dá)到了改造目的。

李家峽水電站是我國(guó)第一座采用雙排機(jī)組廠房布置的大型水力發(fā)電站，本文介紹了李家峽水電站選擇雙排機(jī)組廠房布置的優(yōu)越性，制約條件以及廠房布置方案的比較．

1992年3月18日至23日,水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院在李家峽水電站工地主持召開了李家峽水電站雙排機(jī)組廠房布置審查會(huì).參加會(huì)議的有國(guó)家能源投資公司水電項(xiàng)目部、西北電管局、青海省電力局、黃河上游水電工程建設(shè)局等科研、施工單位及西北院的專家和代表共60余人.李家峽水電站裝機(jī)五臺(tái),單機(jī)容量400mw,總?cè)萘?000mw.廠房布置方案初設(shè)審定為壩后三臺(tái)明廠房和右岸二臺(tái)窯洞廠房.1990年以來,在中蘇(原)技術(shù)交流和組織有關(guān)單位的專家去蘇聯(lián)(原)實(shí)地考察兩座大型雙排機(jī)組廠房的設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,西北院進(jìn)行了雙排機(jī)組各種方案布置比較和深入的研究,并請(qǐng)?zhí)K聯(lián)(原)專家進(jìn)行技術(shù)咨詢.經(jīng)全面地分析比較后,推薦雙排機(jī)組廠房方案.會(huì)議代表聽取了西北院關(guān)于雙排機(jī)組廠房布置專題報(bào)告的匯報(bào),查勘了現(xiàn)場(chǎng)并分組進(jìn)行了認(rèn)真的討論

本文根據(jù)水輪機(jī)模型試驗(yàn)及雙排機(jī)組，布置模型試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合有關(guān)機(jī)組的運(yùn)行及測(cè)試，初步分析李家峽水電站機(jī)組的運(yùn)行，為今后的運(yùn)行提供參考。

針對(duì)李家峽水電站底孔由于受進(jìn)口有壓急彎段的影響，使出口斷面壓力和流速分布不對(duì)稱，形成流束傾斜，導(dǎo)致明槽段水流流態(tài)惡化、左右折沖、斷面橫向水面差達(dá)１．５ｍ左右等問題。在總結(jié)李家峽底孔泄水道（８７）、（８８）方案試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)該底孔壓彎道短進(jìn)水口的水力特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出在有壓進(jìn)口段內(nèi)采用一種新的連接型式——反向壓力雙彎道銜接段來取代以往慣用的單彎道形式，它可以平衡由于彎道而產(chǎn)生的壁面兩側(cè)壓力差和流速差，從根本上解決有壓力彎道短進(jìn)水口出流流態(tài)問題。

李家峽水電站原設(shè)計(jì)采用壩后混合式窯洞廠房．因工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大，右岸洞室群將影響拱壩肩的穩(wěn)定，經(jīng)研究改為壩后雙排機(jī)廠房．雙排機(jī)組廠房的特點(diǎn)是：機(jī)組呈前后對(duì)應(yīng)雙排布置，雙排壓力鋼管單層與蝸殼相連，雙排尾水管雙層出流，雙排橋吊雙排運(yùn)行或轉(zhuǎn)軌移跨單排運(yùn)行，雙排母線單層引出；機(jī)組布置緊湊，縮短廠房長(zhǎng)度；簡(jiǎn)化施工程序，加快施工進(jìn)度，節(jié)省工程投資．李家峽水電站已于1997年2月并網(wǎng)發(fā)電，電站運(yùn)行情況良好，效益顯著，成功地建成了我國(guó)第一座雙排機(jī)水電站，可為我國(guó)在高深峽谷壩址建設(shè)更多的雙排機(jī)廠房積累經(jīng)驗(yàn)．

李家峽水電站左岸邊坡錨固施工中采用了ｓ－４注漿體和ｈ－１混凝土外配合比均可滿足１００ｔ級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索施工中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。文章論述了室內(nèi)試驗(yàn)和再場(chǎng)生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)情況。

本文結(jié)合李家峽水電站現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)及施工,研究了預(yù)裂爆破、深孔爆破及緩沖孔的參數(shù)優(yōu)化、裝藥結(jié)構(gòu)及起爆網(wǎng)路,提供了若干可供工程借鑒的成果.此外,還闡述了大面積水平建基面保護(hù)層一次爆破開挖的研究與實(shí)踐.

李家峽水電站(見封面照片)位于青海境內(nèi)尖扎縣與化隆縣交界處,是一座以發(fā)電為主,兼有綜合效益的大型水利樞紐工程,是黃河上游原梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃中的第三級(jí)。樞紐建筑物由混凝土拱壩、泄水建筑物、壩后式廠房和左右岸灌溉渠首組成。壩型為雙曲三圓心拱壩,底寬45m,壩頂厚度8m,最大壩高165m,壩線弧長(zhǎng)414.39m。李家峽水電站的發(fā)電機(jī)組采用雙排機(jī)方式排列,這在國(guó)內(nèi)尚屬首例。電站總裝機(jī)容量為2000mw,保證出力58.1萬(wàn)kw,多年平均發(fā)電量59億kw·h,水庫(kù)總庫(kù)容16.5億m~3。主要工程量為石方明挖336萬(wàn)m~3,主體工程土石方洞挖64萬(wàn)m~3,混凝土268萬(wàn)m~3。李家峽水電站工程靜態(tài)總投資為32億元,1987年正式開工興建,1991年10月13日實(shí)現(xiàn)截流,1993年4月28日主壩混凝土開盤澆筑,計(jì)劃1996年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電,1999年全部竣工。