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第1篇 水电机组修复改造的一般问题 1

第1章 中国水电站水电机组设备的现状 1

1.1 中国水电机组的发展历程 1

1.1.1 1949年以前水电机组的状况 1

1.1.2 1949年至1970年期间水电机组的发展 1

1.1.3 1971年至1989年期间水电机组的发展 2

1.1.4 1990年至2002年期间水电机组的发展 3

1.1.5 2003年至今700MW级水电机组成为主力电站装备 4

1.2　中国水电机组的状况调查 5

1.2.1 水电机组的总数量（按制造年代）评估 5

1.2.2　水电机组的地区、河流分布 6

1.2.3　不同年代投入运行的水电机组状态扫描 13

第2章　水电机组更新和现代化改造的一般问题 24

2.1 有关名词术语及其含义的讨论 24

2.1.1 为什么要采用国际标准名词术语 24

2.1.2　主要名词术语释义 24

2.1.3　改造应用主要术语 25

2.2　水电机组改造的目的 26

2.2.1　维持机组正常运行 27

2.2.2　延长机组设备总体寿命 27

2.2.3　适应机组实际运行条件的改变 28

2.2.4　提高机组运行可靠性和灵活性 28

2.2.5　充分利用水力资源增加水电站发电效益 29

2.3　水电机组总体修复改造 30

2.3.1 过流部件空蚀破坏的修复改造 30

2.3.2　泥沙磨损破坏的修复更新 30

2.3.3　严重损坏的转轮的修复更新 31

2.3.4　事故频发的发电机修复改造 31

2.3.5　有利于生态环境要求的修复改造 31

2.4　水电机组局部改造 32

2.4.1　改进导轴承结构 32

2.4.2　主轴密封的改造 32

2.4.3　活动导叶密封的改造 33

2.4.4　转桨式叶片增加抗空蚀翅边 33

2.4.5 水轮机调速器和发电机励磁系统的升级改造 33

2.5　利用先进技术进行升级和现代化改造 34

2.5.1 水力研究和设计的技术工具的进步 34

2.5.2　水电机组关键部件应用材料的技术进步 35

2.5.3　水电机组部件加工装备和加工工艺的技术进步 36

2.5.4　水电机组刚强度计算分析技术的进步 36

2.5.5　水轮机水力性能的综合技术进步 37

2.5.6 国内水电机组制造厂商的技术进步能为用户提供更好的产品 38

2.6　水电机组改造应注意的一般问题 38

2.6.1　对机组现状及有关资料进行评估 38

2.6.2　委托多家制造厂商提供更新改造项目建议书 39

2.6.3　合理评估各厂商提出的项目建议书，确定更新改造方案 39

2.6.4　重视对更新改造机组的全过程管理 39

第3章　国外老水电机组修复改造现状和一般问题 40

3.1　美国水电机组修复更新和现代化改造 40

3.1.1　美国主要河流和水电站 40

3.1.2　美国的水电开发和最新动态 43

3.1.3　哥伦比亚河流域老水电机组修复更新和现代化改造 46

3.1.4 田纳西河流域老水电机组修复更新和现代化改造 53

3.1.5　西雅图市电灯公司老水电机组修复更新和现代化改造 57

3.2　俄罗斯水电机组修复更新和现代化改造 60

3.2.1　俄罗斯主要河流和水电站 60

3.2.2　俄罗斯水电机组修复改造动态 62

3.2.3　俄罗斯水电站水轮机修复改造 64

3.3　加拿大水电机组修复更新和现代化改造 71

3.3.1　加拿大主要河流和水电站 71

3.3.2　加拿大水电资源和最新动态 73

3.3.3　加拿大老水电机组修复更新和现代化改造 78

3.4　罗马尼亚水电机组修复更新和现代化改造 81

3.4.1 罗马尼亚水电发展概况 81

3.4.2　罗马尼亚河流与著名水电站 82

3.4.3　罗马尼亚老水电机组修复更新改造 83

3.5 印度水电机组修复更新和现代化改造 84

3.5.1 印度主要河流和水电站 84

3.5.2　印度水电开发和最新动态 86

3.3.3 印度水电站水轮机修复改造实例 88

参考文献 89

第2篇 水电机组修复改造的评估和决策 91

第4章　水电机组修复改造的阶段划分 91

4.1 修复改造项目的阶段划分 91

4.1.1 概述 91

4.1.2　所需的专家 91

4.1.3　两种表达方式的合同条款 93

4.2　工程评价深度和修复改造范围的确定 93

4.2.1　可行性研究第一阶段 94

4.2.2　可行性研究第二阶段 94

4.2.3　详细研究阶段 94

4.3　合同准备阶段 98

4.3.1　技术规范要求 98

4.3.2　招标文件与评标 99

4.3.3　授标 99

4.4　项目实施阶段 99

4.4.1　模型试验 99

4.4.2　设计、施工、安装与试验 100

4.5　成果评估及保证体系 100

4.5.1　水轮机性能评估 100

4.5.2　发电机性能评估 101

4.5.3　处罚和奖励评估 101

第5章　水电机组修复改造进度、成本和风险分析 102

5.1　进度分析 102

5.1.1 概述 102

5.1.2　进度计划评估阶段、可行性研究阶段和详细研究阶段 102

5.1.3　多个比选方案中进度计划单元的评估 103

5.1.4　进度说明与招标阶段 103

5.1.5　项目实施阶段的进度计划 104

5.2　经济和财务分析 104

5.2.1 概述 104

5.2.2　效益—成本分析 105

5.2.3　预期效益的确定 106

5.3　风险分析 108

5.3.1 概述 108

5.3.2　未达到预期性能的风险 109

5.3.3　继续运行不进行修复改造的风险 109

5.3.4　停机时间延长的风险 109

5.3.5　财务风险 110

5.3.6　项目范围风险 110

5.3.7　其他风险 110

第6章　水轮机修复改造工作范围的评估与决策 112

6.1 电厂现场评估 112

6.1.1　水文 112

6.1.2　实际发电量 112

6.1.3　环境、社会及有关法规 113

6.2　水轮机评估 113

6.2.1　水轮机评估的内容 113

6.2.2　水轮机整体性评价 135

6.2.3　部件的剩余寿命 142

6.2.4　水轮机性能评价 143

第7章　水电机组相关设备的评估与决策 161

7.1 概述 161

7.2　发电机设备 164

7.3　水轮机调速系统相关设备 165

7.4　水轮机进口和出口阀、泄压阀 165

7.5　辅助设备 166

7.6　安装、拆卸和维护设备 166

7.7　压力钢管和其他过水流道 167

7.8　电站水力比能（水头）变化的影响 167

第8章　水电机组修复改造建议书的编制 168

8.1 概述 168

8.2　参考标准 168

8.3　招标文件应包含的信息 169

8.4　项目实施过程中所需建立的文档 170

8.4.1　合同项目开始前的资料 170

8.4.2　机组排水前的资料 171

8.4.3　机组排水后的资料 171

8.4.4　机组拆卸的资料 171

8.4.5　机组回装的资料 171

8.4.6　试运行的资料 171

8.4.7　设计阶段的资料 172

参考文献 172

第3篇 水电机组修复、更新和现代化改造工程实例第9章 中小型水电机组的改造 173

9.1 概述 173

9.2　修理、修复与升级改造 175

9.2.1 陆水水电站水轮机转轮的修复改造 175

9.2.2　小木岭水电站水轮机导叶空蚀修复改造 176

9.2.3　堡口水电站水轮机桨叶密封改造 178

9.3　转轮更换、更新改造 180

9.3.1 龙颈水电站下库电站老水轮机转轮更新 180

9.3.2　归河水电站更新水轮机转轮的改造 182

9.3.3　爽岛水电站水轮机转轮更新改造 184

9.3.4　麻子河水电站水轮机更新改造 187

9.4　中小型水电机组现代化改造 192

9.4.1 瓦房城水电站水轮机现代化增容改造 192

9.4.2　密云水电站水轮机转轮两次更新改造 194

9.4.3　迳口水电站机组增容改造 196

9.4.4　南江水电站机组增容改造 198

9.4.5　南湾水电站机组增容改造 200

9.4.6　龙门滩一级水电站机组增容改造 202

9.4.7　长潭水电站机组更新和现代化改造 204

第10章　灯泡式水轮机的更新改造 207

10.1　概述 207

10.1.1　灯泡式水轮机发展过程及发展趋势 207

10.1.2　灯泡式水电机组的结构特点 208

10.2　国内灯泡式水轮机更新改造实例 209

10.2.1 百龙滩水电站水轮机调速系统的更新改造 209

10.2.2　安居水电站灯泡式机组改造 215

10.2.3 白石窑水电站灯泡式机组改造 219

10.2.4　孟洲坝水电站灯泡式机组改造 222

10.2.5　行星齿轮增速在贯流式机组中的应用 223

第11章　冲击式和斜流式水轮机的改造 226

11.1 概述 226

11.1.1 冲击式水轮机概述 226

11.1.2　水斗式水轮机改造概述 227

11.2　水轮机更新之前的核查 229

11.2.1 水轮机与发电机的轴和联轴器的限制 229

11.2.2　针阀接力器设计和限制 229

11.2.3　针阀和喷嘴座放大的限制 229

11.2.4　配水管尺寸 229

11.2.5　转轮坑槽尺寸和排水 229

11.2.6　水道尺寸 229

11.2.7　原有的喷嘴水流速度与增容后的喷嘴水流速度比较 230

11.2.8　转轮和水斗尺寸 230

11.2.9　针阀不平衡 230

11.2.10　过速和导流板调速器改变 230

11.2.11　转轮应力 230

11.3　国外更新改造工程实例 231

11.3.1 加拿大布里奇河水电站冲击式水轮机更新改造 231

11.3.2 日本川中水电站冲击式水轮机更新改造 239

11.3.3　美国霍尔姆（Holm）水电站冲击式水轮机更新改造 242

11.3.4　美国新莫克辛（New Moccasin）水电站冲击式水轮机改造 243

11.3.5　美国新布拉兹巴坝（New BullardsBar Dam）水电站设备改造 244

11.4　国内更新改造工程实例 245

11.4.1　瑞垟一级水电站水轮机铸焊转轮修复处理 245

11.4.2　绿水河水电站转轮断斗的修复 247

11.4.3　毛家村水电站斜流式水轮机转轮改造 249

11.4.4　冲击式水轮机转轮裂纹焊接修复技术 252

第12章　水泵水轮机的更新改造 255

12.1　概述 255

12.2　国外更新改造工程实例 258

12.2.1 日本已建抽水蓄能电站水泵水轮机的更新改造 258

12.2.2　水泵水轮机组变速运行的改造 263

12.2.3　美国马迪鲁恩（Muddy Run）抽水蓄能电站水泵水轮机更新改造 267

12.3　国内更新改造工程实例 268

12.3.1 广州抽水蓄能电站机组主轴密封改造 268

12.3.2　天荒坪抽水蓄能电站机组主轴密封问题及密封环的更新 271

第13章　轴流式水轮机的修复与更新 276

13.1　概述 276

13.2　国外修复改造工程实例 277

13.2.1 罗马尼亚铁门一级水电站水轮机更新改造 277

13.2.2　美国瓦纳普姆水电站轴流转桨式水轮机更新改造 280

13.2.3　俄罗斯图洛姆梯级水电站水轮机更新改造 286

13.2.4　美国韦尔斯水电站水轮机改造 287

13.2.5　奥地利罗森斯泰水电站水轮机修复改造 288

13.2.6　捷克奥尔里克水电站高水头转桨式水轮机修复改造 291

13.3 国内更新改造工程实例 292

13.3.1 叶片修形试验和裙边试验分析 292

13.3.2　西津水电站水轮机桨叶边缘空蚀破坏的现场修复 296

13.3.3　大化水电站水轮机修复更新改造 299

13.3.4　三门峡水电站1号水轮机更新改造 300

13.3.5 葛洲坝水电站水轮机及相关设备的修复改造 304

第14章　混流式水轮机的修复与更新 313

14.1 概述 313

14.1.1　混流式水轮机的发展 313

14.1.2　混流式水轮机易损坏的部件 314

14.1.3　低水头混流式水轮机更新改造要点 314

14.1.4　中低水头混流式水轮机导叶密封改造 321

14.1.5　混流式水轮机水导轴承改造 324

14.2　国外混流式水轮机改造实例 325

14.2.1　埃及阿斯旺高坝水电站水轮机更新改造 325

14.2.2　俄罗斯萨扬舒申斯克水电站水轮机更新改造 332

14.2.3　美国大古力水电站水轮机修复和现代化改造 336

14.2.4 加拿德斯帕尔海湾（BayD’Espoir）水电站水轮机更新改造 344

14.2.5　俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克水电站水轮机更新改造 346

14.3 国内混流式水轮机改造实例 349

14.3.1 丰满水电站水轮机改造 349

14.3.2　新安江水电站水轮机改造 351

14.3.3　柘溪水电站水轮机改造 353

14.3.4　丹江口水电站水轮机改造 356

14.3.5　刘家峡水电站水轮机改造 363

14.3.6　参窝水电站水轮机改造 366

14.3.7　渔子溪水电站水轮机改造 367

14.3.8　桓仁水电站水轮机改造 372

14.3.9　乌江渡水电站水轮机改造 372

14.3.10　岩滩水电站水轮机改造 377

第15章 多泥沙河流上水电站水轮机的改造 386

15.1　河流泥沙与水轮机的磨损 386

15.2　水轮机受泥沙磨损破坏的形态 387

15.3　水轮机受泥沙磨损破坏的成因和评价标准 387

15.4　多泥沙河流上水电站水轮机损坏的修复 388

15.5　多泥沙河流上水电站水轮机磨损修复、改造实例 389

15.5.1 万家寨水电站水轮机损坏的修复 389

15.5.2　小浪底水电站水轮机抗磨涂层修复 391

15.5.3　三门峡水电站1号水轮机修复与更新改造 392

15.5.4　石门水电站水轮机修复改造 396

15.5.5　青铜峡水电站水轮机修复与更新改造 397

15.5.6　葛洲坝水电站水轮机修复改造 399

15.5.7　红山嘴水电站现代化改造 406

15.5.8　龚嘴水电站水轮机修复与更新改造 411

15.5.9　映秀湾水电站水轮机修复和更新改造 415

第16章　水轮发电机的修复改造 419

16.1 综述 419

16.1.1 概述 419

16.1.2　水轮发电机常见的损坏现象 420

16.1.3　水轮发电机更新改造技术 421

16.2 国外水轮发电机修复改造工程实例 426

16.2.1 美国大古力第三电厂水轮发电机修复改造 426

16.2.2　俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克水电站水轮发电机修复改造 429

16.2.3 德国瓦尔德萨特（Waldshut）抽水蓄能电站水轮发电机更新改造 433

16.2.4　德国赫雪恩（Hausern）抽水蓄能电站水轮发电机修复改造 433

16.2.5　加拿大拉彼德2号（Rapide-2）和拉彼德7号（Rapide-7）水电站水轮发电机修复改造 434

16.3 国内水轮发电机修复改造工程实例 434

16.3.1 丰满水电站水轮发电机改造 434

16.3.2　刘家峡水电站水轮发电机改造 437

16.3.3　乌江渡水电站水轮发电机改造 441

16.3.4　葛洲坝水电站水轮发电机改造 444

参考文献 447

后记 452