论文导读：更多的则急需进行技术改造。为了宏观指导小型水电站的技术改造工作。小型水电站，浅析小型水电站技术改造。
关键词：小型水电站，技术改造
我国农村水电资源丰富，可开发量7187万kW，分布在全国1500多个县(市)。到2001年底，已建成农村水电站4万余座，装机容量达2879万kW，占农村水电资源可开量的40%，其中运行30年以上的小水电站的装机容量153万kW，运行20年以上的757万kW，分别占已建成的小水电站总装机容量的5.3%和26.3%。这些小水电站装机容量小(大多在500kW～3000kW以下)，台数多，技术落后，效率低，制造质量差，安全生产隐患多。有的已经改造或停运，有的正在改造，更多的则急需进行技术改造。为了宏观指导小型水电站的技术改造工作，水利部于1997年发布了行业标准SL193-97《小型水电站技术改造规程》。近几年来，各地在小型水电站技术改造工作中取得了一定成绩，但还存在一些问题。现就笔者在规程编写调研和实际工作中遇到的一些问题谈一些体会。
一、认真总结，摸清问题
许多小水电站经过10年、20年甚至30年的运行，积累了许多运行检修方面的宝贵资料，但是由于人员的变动等多方面的原因，许多图纸残缺不齐，甚至机组上的标牌都已丢失，因此，技术改造前原始资料(包括水文、工程设计、设备及机组运行检修记录等)的收集、分析总结十分重要，这是做好技术改造工作的前提。早期建成的小型水电站，机组运行中常常遇到以下问题：
1．水轮机主要性能参数(N、H、Q)与电站实际运行参数不匹配。1)上世纪70年代以前建成一些小型水电站，由于当时、当地的客观条件，存在“有窝找机”或“有机找窝”现象，致使机组参数与电站实际参数不符。2)我国早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供各水头段选用的转轮型号少，不少小水电站只能“套用”相近转轮，因而机组偏离电站实际运行参数。3)对小水电站水轮机选型设计，有的地方管理部门不太重视，有的设计单位也不够认真，因而使一些水电站的水轮机转轮直径、额定水头、额定转速选择不当，造成机组性能参数与电站实际运行参数不匹配。4)有些小水电站建成后，实际来水量或水头等水文数据与设计资料不符。
2．水轮机性能落后，技术陈旧，制造质量差。我国1964年颁布的水轮机模型转轮系列型谱中的ZZ600、ZZ460、ZZ587、HL365、HL123、HL702、HL638等型号的转轮，其主要性能指标(单位流量Q11、单位转速n11、模型效率ηm)都比较低，相当于国外上世纪30～40年代的技术水平，有的至今仍在服役。有些小水电站的水轮机加工质量差，缺陷多，久修不愈，长期带病运行，出力不足，安全可靠性差。水轮机处在低效率、常发病条件下运行是不安全、不经济的。科技论文，小型水电站。
3．多泥沙河流上的水轮机磨蚀破坏严重。据不完全统计，我国小型水电站中，约有1/3的水轮机存在空蚀和泥沙磨损问题，有些水轮机的大修间隔不到一年，导水叶和水轮机进水阀严重漏水，有的甚至难以正常开、停机。科技论文，小型水电站。有的水轮机转轮叶片发生严重裂纹或断裂，不能保证安全运行。
4．水轮发电机绝缘老化，推力轴承烧瓦。有些小水电站的水轮发电机因运行年代长，定子、转子的绝缘已严重老化，容易引发接地故障，威胁机组安全运行。由于制造或安装质量较差，水轮发电机的推力轴承可靠性低，常导致烧瓦事故。科技论文，小型水电站。
5．水轮机与电气设备不配套。有些小水电站水轮机的输出功率大于发电机或主变压器的额定容量，形成“大马拉小车”，使水电站的设计出力受到限制，发电时出现不正常的弃水现象。也有的水电站发电机容量大于水轮机出力，形成“小马拉大车”，既浪费了设备容量也增大了运行损耗。
二、优化设计，获取最大的经济效益
为了做好小型水电站的技术改造，一定要委托有资质的单位进行技术咨询并做到优化设计，还要请专家对改造设计方案进行审查。在技术改造设计中，一般采取以下几种方式：
1．对于水头、流量与原设计变化不大，而水轮机设备陈旧、性能落后的水电站，可采用更新改造或增容改造方式。选用该水头段导水叶相对高度b。相同或相近的新型转轮，如无合适的新型转轮，则应重新(或改型)设计转轮，或者改进过流部件型线结构。其目的在于提高水轮机的运行效率，增容并增加年发电量。例如，北京西郊门头沟军庄水电站，装有6台ZD760-LM-100型机组，单机额定出力125kW，实发100kW，采用优化设计的三叶片转轮，单机出力提高到180kW，比原设计提高44%，比改造前提高80%。
2．对于水头、流量比原设计减少了的水电站，宜采取减容改造方式。科技论文，小型水电站。即根据水电站的实际运行水头和流量降低水轮机的额定水头，减小额定输出功率，选用合适的新型转轮或重新设计转轮，其目的是将水轮机调整到最优或较优工况区运行，以提高其运行效率，增加年发电量。例如，山西省灵邱县北泉水电站装机2×1250kW，水轮机型号为HL702—WJ—71(H=42m，Q=3.62m3/s)，枯水期实际电站平均流量仅2.3m3/s，一台机也只能带400kW～600kW，因此，专门为枯水期配制了一个转轮，额定出力800kW，投运后出力反而比改造前增加200kW，多发电效益十分明显。
3．对于水头、流量比原设计增大了的水电站，应采取增容改造方式。应根据电站实际运行水头和流量增大的具体条件，提高水轮机的额定水头，加大额定输出功率，选用合适的新型转轮或者重新设计转轮，其额定转速应结合水轮发电机的改造方式确定，最终应使水轮机在较高效率区运行。这样既加大了单机容量又提高了水轮机的运行效率，电站年发电量也有较大增加。
4．对于多泥沙水电站，应考虑泥沙磨损问题，应采用与抗磨措施相结合的改造方式。科技论文，小型水电站。技术改造措施：1)按枯水期和浑水期不同泥沙条件分别设计制造2个HL220改进型转轮；2)改进水轮机结构并采取多种抗磨措施(包括采用优质材料)；3)开发了尾水能量回收装置，回收利用2m尾水跌水落差。经改造后的1号机，出力由原不到1000kW增加到1150kW以上，大修周期延长到3年，经济效益十分显著。科技论文，小型水电站。
三、要重视输水系统的核算
在小型水电站增容改造中，有一个关键环节需要慎重对待，即水轮机输水系统。尤其是一管多机的引水式压力输水系统，应当从水力和调节保证参数两个方面进行核算。水力核算即是对水轮机输水系统的过流量和水头损失的数值关系进行核算，并绘制水头损失与流量关系曲线△h=f(Q)，以分析选定最大允许的水轮机额定水头和设计引用流量。调节保证核算就是从机组运行特性和输水系统水力特性两方面来核算机组运行的过渡过程中可能发生的最大水压力和最大转速升高值，并检查前者是否在水轮机输水系统设计水压力的范围内，以研究和确定采取加固补强措施的合理性和可能性。总之，水轮机输水系统的最大过流量和水头损失及其所能承受的最大水压力，是制约水轮机增容的一个关键环节，不可忽视，否则会影响技术改造的经济效益和安全运行。
四、增容改造必须分清主次
由于水轮机处于原动机地位，故其运行效率高低对机组影响显著。水轮机选型技术难度较大，影响参数也多，在电站实际运行中出现的问题也较多，这是符合客观规律的。因此，在小水电站的增容改造中必须分清主次，要抓住水轮机改造来带动发电机和整个其它机电设备及水工金属结构的改造，这是应当遵循的原则。
五、一定要重视竣工验收为了检验机组增容改造成果，对单机容量5000kW及以上的水轮机，应作技改前后性能对比测试。一定要做机组起动验收，起动验收合格后才能进行试运行；只有经过试运行合格并且遗留问题都已处理完毕，才能进行竣工验收，确保长期高效安全运行。为了提高小型水电站改造后的技术水平和经济效益，技术改造时必须认真贯彻执行SL193-97《小型水电站技术改造规程》，在执行中遇到的问题应及时向水利部农村水电及电气化发展局反映，供修编时参考。
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