1)水电机组能效评估技术。研发了“电量核算、能效评估、安全评价、流体仿真、结构强度仿真、过渡过程仿真”六大模块的水电机组能效评价技术,建立了涵盖国家电投集团境内135座水电站、425台机组的能效筛查数据分析系统,为每座电站提供“一站一策”的定制化增容增效解决方案,已完成龙羊峡、江口、碗米坡、凌津滩、洪江等水电厂机组增容增效专题论证。在东坪、毕棚沟一级电站落地应用。
东坪电站:通过对水轮机吸出高度、过渡过程、发电机电磁参数、关键部件刚强度、辅机参数、电气一次及二次参数进行分析,电站通过将额定水头由6.8m提高至7.0m,功率因数提高到0.95运行,机组额定出力由19.9MW增至20.9MW,增幅达5%,平均每年增发约380万度电量。
毕棚沟一级水电站:原设计在额定水头313m下发7500kW额定出力,通过更换水力性能更优的转轮,喷嘴口环直径增大,目前300m水头下,机组额定出力增至8500kW,增幅达13.3%,一台机平均每年可增发约70万度电量。
图1 水电机组能效筛查数据系统
图2 水电机组流体及结构仿真
图3 东坪水电站
图4 毕棚沟一级水电站
2)水电机组状态分析评估技术。自主研发了融合“精密测试、精细建模、精确分析、精准评估”的水电机组状态分析评估技术,创新转子、转轮等旋转部件动应力评估,准确定位三板溪电站上机架异常振动、挂治电站转子中心体裂纹、凌津滩电站水导剧烈振动的原因。通过性能优化,提升了东坪、落水洞、近尾洲等水电站机组效率及运行稳定性,年增发电量110万千瓦时。
凌津滩电站:通过稳定性试验、动应力测试、结构有限元计算,对机组关键部件的疲劳寿命进行了评估,对机组运行方式进行了优化,汛期全厂机组出力可提升12MW,年增发电量600万度。
图5 凌津滩振动及动应力综合测试
图6 凌津滩水导轴承振动的综合评估
株洲航电枢纽:通过结合株洲航电机组4号机A修,以及2号及5号机C修工作,开展株洲航电机组状态检修研究工作,对机组的健康状态进行评估,为后续机组的A修提供参考,通过状态研究工作,形成针对株洲类似灯泡贯流机组的状态评价体系,可为类似机组提供参考,通过机组状态的研究,来实施必要的检修工作,可以有效的降低机组的检修次数,延长机组的检修周期。
图7 株洲航电机组4号机状态现场评估
挂治电站:针对挂治电厂水轮发电机组转子支架裂纹问题,采用无线传输技术开展了水电机组旋转部件动应力测试技术研究,为水力发电行业内以原型机旋转部件为研究对象所进行的转子支架裂纹问题研究,其克服了在旋转部件上的测点位置确定、应变片温度补偿、信号传输干扰、应变片和测试装置的固定防护等多项技术难题,成功完成测试分析研究。
图8 水轮发电机转子动应力试验
三板溪电站:通过现场测试及模态计算,准确分析出三板溪上机架异常振动主要原因为结构刚度偏弱,并成功解决水导摆度呈现异常增大的设备疑难问题。
图9 三板溪上机架结构有限元分析计算
图10 三板溪机组水导摆度的测量
图11 三板溪水导油盆盖板温度测量