水电站增效扩容整体解决方案

日期:2017-1-11

水电站增效扩容整体解决方案
--技术创新是水电站增效扩容的核心动力

江苏航天水力设备有限公司是国家二级企业,国家级高新技术企业,江苏省科技进步先进企业,系原机械工业部定点生产水轮发电机组的专业厂。现为中国航天科技集团公司第六研究院下属企业,占地300余亩,拥有行业先进的大型机械设备和数控加工能力,设有水力机械研究所、杭州研发中心和水力测试中心,是国内规模较大和综合能力较强的水电成套设备设计、制造生产基地;运用航天六院的高端技术平台,与河海大学、西安理工大学高校、院所合作,具备优秀水力模型的研发能力;与深圳恩莱吉深度合作,联合研发了水轮机高油压、无泄漏全自动桨叶调节机构等成熟、可靠的实用型技术,对绿色水电产业化有益的探索。 水电站增效扩容是人与自然的又一次和谐过程,让自然资源得到进一步的有效利用,同时又减少二氧化碳排放对人类的影响,并在实施的过程中,让行业共享几十年来水电发展的技术进步,使广大改造后的水电站成为“绿色高效、资源可视、设备可查”的现代企业。

完善的改造方案

水电站增效扩容是一个特征性很强的系统工程,改造方案的确定要涉及原电站的软硬件基础、本站及上下游水工建筑特性、发电调度方式等,加上对环境保护和电站效益提升的要求,使前期改造技术方案的重要性和复杂度有很大提高,任何单一的技术和局部的改造,很难取得理想的效果。 水电站增效扩容是一个依据过去、规划未来的过程,“以河流为单元实施农村水电增效扩容改造”就要充分考虑发电的并行性和资源使用的顺序性,在保证安全和生态的前提下使资源的效益最大化。 技术创新、解放思想是水电站增效扩容的核心动力,由于水力模型、水电站、设备制造技术的进步,在改造中要综合考虑径流、河床、生态、设备等变化因素,突破传统的机型、低压机组、桨叶调节、定桨转桨等概念,回归水力发电的本质。


成熟的关键技术

改造方案制定

基于资源选型的水利动能设计动态模拟技术
水能动态模拟技术是一套水电站水能计算软件,核心在于水能设计的动态模拟算法,该算法从水力发电过程的能量转换过程出发,以系统的角度,将水文过程、水轮机、发电机工况形成统一体,以运行中的不变量(水轮机直径和转速,安装高程)为优选参数,采用智能算法,对整座电站发电过程进行动态模拟,进而得出水能最优参数指标。通过比较不同水轮机直径、转速和安装高程的水能指标,便可选出合适的水轮机型号。与传统的综合系数法计算电能以及根据额定水头选择机型的方法相比,电能计算更准确,所选机型更加适应电站实际运行。 该项技术为多个设计院(包括甲级院)和一些大型水轮机制造厂进行水能计算或选型计算,优化了参数,节约了成本,并提高了发电量。


基于引水系统、设备选型的水力模型智能匹配系统

水电站的改造一般受水工建筑和埋入部件尺寸的限制。引水系统会限制机组的过流能力,流量的增加也会导致有效水头的降低,所以在选型时要权衡流量增加的正效应和水头降低的负效应,科学确定电站装机容量;满足吸出高度要求是机组稳定运行的前提;满足埋入部件接口要求,保证机组流道在转轮前紧缩,在转轮后扩散。
水力模型智能匹配系统是我公司针对电站改造研发的,输入原电站海拔高程、引水系统损失系数、电站机型、流量-尾水位曲线等,系统自动在模型库中选型、匹配、优化,保证最后选择的机型是满足电站需求的最优方案。基于流态选型的全流道CFD分析
CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称,其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程,得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布,从而近似模拟流体流动情况。
目前,对水轮发电机组机组段CFD应用已经成熟,但对增效扩容项目来讲,仅计算机组段的流速场和速度场是不够的,往往出现预期较好的水轮机转轮却达不到应有的效果,经验表明,这是忽略了流道水力学参数的缘故。 增效扩容改造中,采用CFD科学的计算分析方法,对水电站全流道通过建立几何模型,划分网络,选择合理的计算方法,输入正确的边界条件,从而对水流在全流道内的速度场、温度场、压力场等参数进行比较,得出最优的流道与水轮机模型数据,确保水能的最高利用率,达到既增效又扩容的目的。

 

所属类别: 新兴领域

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