摘要：红山嘴电厂持久致力于研究提高梯级引水式水电站群水能哄骗率和发电生产能力，历经数十年的索求和实践，依靠科技前进与立异，改善梯级电站恶劣的生产运行条件，运用新技术、新材料提高老电站工程与装备技术性能，到达水资本的充实哄骗，在提高已有电站生产能力的同时，索求水电资本开发加倍科学合理的方式。要害词：梯级水电站群提高生产能力途径新疆天富热电股份有限公司红山嘴电厂位于新疆北部准葛尔盆地南缘，玛纳斯河中游，始建于1961年，是新疆开发建设早的水电厂。现有梯级电站5座。其中，已建梯级电站4座，13台水轮发机电组，装机容6.705万kw，年设计发电2.15亿kwh。2005年完成4、五级电站扩建2×4000kw；在建梯级电站一座，4台水轮发机电组，装机容5万kw，年设计发电1.89亿kwh。红山嘴电厂上游无调理水库，经由过程拦河闸渠首枢纽引玛纳斯河河水发电，除汛期7、8、9三个月满发外，其他月份发电生产均受河流来水的影响径流发电。渠首年引水径流为7.5～8.0亿m3，经由过程22．6km渠系输水，4座梯级电站逐级发电。各梯级电站实行五班四运转，班组实行水、机、电一体化运行治理。红山嘴电厂5座电站主要工程技术、经济指标见表l。表1各电站主要工程技术、经济效益指标1改善恶劣的生产运行条件，使梯级电站发电生产正常进行，发电能力到达设计生产能力红山嘴电厂地处高冷地域，处在山溪性多沙河流上，发电生产深受自然情况的制约。持久以来，电厂正常的发电生产遭到冰、沙、草和洪水等自然灾难的威胁，机组一直不能稳定运行，出力达不到设计能力。同时水轮机过流部件磨蚀严重，机组年夜、小修周期短，运行成本增年夜，经济效益低下。20世纪80年月2、三级电站投产之初，年发电仅维持在1.5亿kwh，为设计年发电2.15亿kwh的69.7。为改善企的运行条件，使电厂发电生产能力到达设计水平。电厂的工程技术人员经太艰苦的索求，于90年月运用抽水融冰技术、漏斗排沙技术，并对渠首枢纽工程进行完善、改造，成功地解决了冰、沙、草和洪水灾难对水电厂的风险，有用减缓了水轮机磨蚀，延长了机组年夜修周期。90年月末电厂发电生产能力到达2.3亿kwh左右，跨越设计生产能力。1.1运用抽水融冰技术改善冬季运行条件，提高冬季发电生产能力（1）红山嘴电厂的冰害玛纳斯河属典型的年夜陆性天气，冬季漫长、严冷，而且年径流随季节变化很年夜，冬季严冷的1－3月份小流只有5m3／s，平均流不足7m3／s，来水远远低于各电站机组单机设计流。由于红山嘴电厂梯级电站引水渠较长，水少，流速慢，2、三级电站引水渠经常泛起冰塞、冰堵和结冰盖的情况，渠道没法平安引水，电厂没法维持正常的发电生产。1995年之前，每一年冬季全厂职工都要冒着严冷到渠道上打冰、炸冰，由于渠道内冰多水少，被迫排冰运行，各电站经常停机。有时冬季2、三级电站要被迫停产1一2月，待气温转热后再引水发电。冰害严重制约红山嘴电厂冬季发电生产能力，频仍的打冰、炸冰造成渠系损坏严重，漏水增年夜，工程没法平安引水，而且员工劳动强度年夜。为保证艰苦条件下机组正常发电生产，运行班组每班至少配备12人，冬季还需增加2名身强力壮的打冰人员。红山嘴电厂冬季发电成本高，运行坚苦，而且水资本及装备有用哄骗率低。（2）运用“红山嘴电厂抽水融冰技术”防治冰害持久以来，防治和消除冰害是红山嘴电厂不中断的研究的课题，经由过程多年的索求形成了“红山嘴电厂抽水融冰技术”。此技术哄骗玛河河谷水源地丰硕的地下水，在渠首和渠系沿线打井，抽取河谷水源地的地下水，把10℃左右的地下水注进渠道中，提高渠水水温，经由过程升温作用，抑制渠内的底冰、岸冰发育，使渠道输水通顺，再哄骗地下水水体流经电站形成的势能发电（发电年夜于或等于抽水耗电――增能作用）。红山嘴电厂从1995年起头进行抽水融冰技术的运用，在渠系沿线打井，并逐年增加打井数目，到2004年红山嘴电厂前后沿引水渠凿井13眼，从单井实验运行到4口井运行，5口井运行、8口井运行、12口井运行，红山嘴电厂的冬季运行条件逐年改善，冬季发电逐年增加。自1996年4口井投进运行起头，引水渠就连结通顺，不再打冰、炸冰，员工的劳动强度年夜年夜减轻，冬季各电站前池运行方式由排冰运行方式到低水位过删，再到中高水位运行，各电站不再配备打冰人员，班组值班人数由12人以上慢慢削减为9人以下。抽水融冰井每一年冬季11月底投运，次年3月停运，冬季可运行120天左右。据统计计较，抽水融冰井投进10年来，每一年增加的发电减往抽水耗电，累计净增发电1.0亿kwh以上，缔造经济效益4500万元以上。从此每一年可增加发电1000万kwh，按2004年电价0.45元／kwh计较，每一年增加经济效益450万元。抽水融冰技术在电厂的成功运用，为北方高冷地域解决水力水电工程冰害问题提供了贵重的经验。1.2运用排沙漏斗解决渠系泥沙淤积，削减水轮机磨损，提高机组夏日生产能力（1）红山嘴电厂的泥沙风险玛纳斯河是一条多沙河流，夏日丰水期河水含沙年夜，历年平均含沙2.09kg/m3。红山嘴电厂的泥沙风险主要浮现为夏日引水渠泥沙严重淤积及对水轮机过流部件严重磨损。其中二级引水渠和四级引水渠淤积为严重，4.5m、4.0m深度的渠道有些渠段淤沙厚度达1．5～2．0m。由于渠道淤沙，引水渠过水断面缩小，渠系达不到设计引水能力。二级引水渠设计流为56m3／s，为了知足发电用水，渠道常跨越警戒水位，冒险引水，而流只能到达51m3／s，委曲知足电站发电用水。渠系运行的危险性年夜，发电用水的保证率不高。同时还有年夜的泥沙要经过各电站的机组，使水轮机过流部件磨损严重，造成机组发电效率下降，故障增多，年夜修周期缩短。三级电站机组一年一年夜修，其它电站机组两年一年夜修，全厂每一年年夜修机组8、9台，年夜修成本很高。（2）推行运用“漏斗式全沙排沙技术”治理泥沙风险“漏斗式全沙排沙技术”是新疆农年夜学的科研功效，具有截沙率高，排沙耗水率低的点。漏斗排沙工程哄骗进进漏斗的高含沙水流在几何鸿沟和重力的配合作用下所形成的三维立轴螺旋流，使水沙分手，泥沙从漏斗的排沙底孔经排沙廊道排走，清水自漏斗溢流边墙溢进原渠道，从而到达“引清排沙”的目的。红山嘴电厂97年秋与新疆农年夜学合作，起头建设漏斗排沙工程，98年5月工程投运，效果秀。推移泥沙和年夜于0．5mm悬移泥沙可100％破除，总截沙率为56．9％，平均排沙耗水流为1．626m3／s，耗水率为2．71％。排沙漏斗首先解决了厂夏日引水渠泥沙淤积问题，使渠道平安引水流跨越原设计流56m3／s，到达62m3／s。其次各电站过机泥沙削减，发电水充沛，前池充实排沙，机组磨损减轻，运行故障削减，水哄骗率提高，发电较着增加。仅1998年夏日，2、三级电站就比上年同期多发电1043万kWh。漏斗排沙工程的运用使红山嘴电厂每一年增发电l000万kwh以上，也为4个梯级电站的水轮机增容和运用水轮机抗磨技术解决磨损问题和延长年夜修期缔造了条件。1.3改造和完善防洪举措措施，提高渠首枢纽的防洪泄洪能力，为电厂平安引水发电提供保证（1）红山嘴电厂防洪工程存在的问题红山嘴电厂二级渠首是玛纳斯河流域上游的引水枢纽工程，是流域防洪渡汛的道关口，曩昔持久存在着防洪尺度低和堤防亏弱的问题。二级渠首始建于1976年，那时只建设了枢纽进水闸2孔，排沙闸3孔，第1泄洪闸3孔，第2泄洪闸为溃坝闸，共4孔。设计平安防洪流为450m3／s，相当于5年一遇洪水。75．8洪水以后，国家要求水利工程提高防洪尺度。1982年红山嘴电厂将渠首第2泄洪闸改成电动舌形闸，又修建十孔手动叠梁式溢流堰。二道溃坝式折线堰工程。工程完工后，经新疆兵团设计院审定，平安防洪流为850m3／s，相当于20年一遇洪水。（2）红山嘴电厂的洪水灾难及防洪实践①1987年7月14日，玛纳斯河泛起470m3／s洪峰，第2泄洪闸4号闸舌形闸底脚被拔失落，其它三孔闸底脚因变形没法使用，两道溃坝折线堰被迫泄洪，洪峰事后，2、三级电站引水坚苦，化费很年夜价格才恢复枢纽对河水的控制。1990年汛后，将第2泄洪闸舌形闸改成手动吊葫芦平板闸，将十孔人工手提叠闸改成门架吊葫芦启动。1993年又将第2泄洪闸改成电动弧形闸，这样枢纽闸门开启泄洪的靠得住性和灵活性获得了提高。②枢纽下流防洪堤是庇护引水渠的堤防。防洪堤顺水流标的目的安插，为土石堤坝，迎水面为浆砌卵石护坡。每一年汛期都有多处被冲垮，年年抢险并修复。我们接纳压铅丝石笼丁坝挑流护堤，凭据河流整治、形成整治线的原理，逐年修补钉坝并加密，1993年后防洪堤很少发闹事故。③1994年7月14日，玛纳斯河又泛起640m3／s流洪峰．而且持继时间长，呈双峰。由于对洪水防范周密，实时将泄洪举措措施投进泄洪，基本实现了平安渡汛。④96年7月中旬玛纳斯河泛起罕有的特年夜洪水，洪峰流为735m3／s。渠首枢纽折线堰被冲垮，渠首没法引水，2、三级电站被迫停产半个月，造成经济损失460万元。汛后针对渠首枢纽存在的问题，严酷依照国家防洪尺度设计，建设了22孔泄洪闸，泄洪能力555m3／s，使渠首的防洪尺度由五十年一遇提高到百年一遇，总泄洪能力为1100m3／s。⑤99年夏玛河两次泛起超历史特年夜洪水，洪峰流达1040m3／s和1095m3／s，玛纳斯河流域损失惨重。但由于22孔泄洪闸的修建与投运，电厂渠首枢纽未遭到损失，电厂发电生产顺遂进行。渠首枢纽为下流平原水库分洪起决议性的作用。假设没有22孔泄洪闸的平安泄洪，99年的特年夜洪水对红山嘴电厂和整个玛纳斯河流域都是灾难性的，将形成扑灭性的灾难。2依靠科技立异，慢慢对老电站实行技术改造，提高机电装备现代化技术水平20世纪末随着红山嘴电厂运行条件的改善，电厂的发电生产能力已到达和跨越设计能力。今朝红山嘴电厂把加年夜老电站进行技术改造力度，深进挖掘梯级电站的潜能作为提高电厂生产能力的主要途径。2.1科学合理调剂，严酷控制机组开度，提高装备运行的持久稳定性红山嘴电厂历来坚稳重视科学治理，在电厂运行条件基本改善的情况下，为使发电生产能力更上一个新台阶，经由过程分析水轮机特征曲线，提出严酷控制机组开度，保证机组运行在工况区的科学运行治理方式。为此凭据季节分歧，渠系来水和来沙的分歧，慢慢试探形成了红山嘴电厂各机组分歧时期的好机组开度范围，经过几年的严酷控制运行，机组出力较着增加，机组磨损减轻，停机次数削减，故障率下降，实现了机组持久、高效、稳定运行多发电。2003年厂年发电突破2.5亿kwh年夜关，到达2.53亿kwh，机组出力由5.705万kw提高到6.1万kw。2.2对老电站进行微机自动化改造，提高装备运行靠得住性红山嘴电厂是20世纪60～70年月建设投产的梯级电站，各电站继电庇护装配采用电磁型产物，监控系统采用屏式常规监控，水轮发机电组调速器采用机械液压调速器，励磁系统采用同轴直流励磁机复式励磁方式，厂用屏采用简略单纯低压配电屏，经过几十年的运行，装备陈旧，缺少备品备件，而且定期检查及定值校验不能知足检验要求，手动操作不灵活，自动调理性能差，运行中庇护装配存在拒动、误动现象，运行靠得住性差，严重影响梯级电站和电网平安稳定运行，治理上难以到达国家对中小型水电站“少人值班”和“无人值守”的要求。为提高电站的技术装备水安然平静自动化水平，红山嘴电厂于1999～2001年完成四级电站的微机自动化改造，于2002年～2003年完成五级电站的综合自动化改造。4、五级电站综合自动化改造完成使电站的继电庇护系统、监控系统、液压调速系统、励磁系统到达国内同期进步前辈水平，技术上知足准确、快速、平安、灵活的要求，同时也为2、三级电站实行综合自动化改造堆集贵重的经验。今朝2、三级电站线路庇护已全数改造为微机庇护，三级电站已实现液压调速和励磁系统的微机自动化改造。老电站综合自动化改造的慢慢进行，实现电站平安、经济、靠得住的运行，并为“少人值班”缔造条件。2.3对电厂老机组转轮进行改造、增容和机组抗磨蚀处置，提高机组整体出力水平水轮机是水电厂的心脏，转轮是水轮机的焦点，转轮的性能指标对水轮机的出力起相当重要的作用。我厂使用水轮机转轮均为20世纪50～60年月老型号转轮，转轮的单元流、单元转速及模子效任性能指标低。持久以来机组水能耗高，年发电损失较年夜。而三级电站作为我厂年夜的电站，机组单机容年夜，在冬季玛河小流时，水轮机运行严重偏离设计工况，机组持久在低效率区运行，水能哄骗率更低。为解决上述问题，我厂70年月末就曾对四级电站机组进行过增容改造和抗磨蚀处置，90年月末起头对各电站机组进行转轮、定、转子线圈的增容改造和水轮机座环、涡壳、叶片、导叶的抗磨蚀处置。今朝水轮机抗磨蚀处置已取得一定成效，等离子喷涂、低温镀铁、热喷涂等各类新型的软、硬抗磨材料都使用过，但水轮机过流部件的磨损和汽蚀还没有获得基本解决，抗磨蚀问题仍将是我厂认真研究的课题。经由过程研究，转轮的增容应凭据引水渠流和水能条件合理地进行。2005年11月四级电站扩建机组引进的4000kw新型转轮，在一样水条件下，比我厂现有机组效率提高17％以上。这样企起头哄骗机组年夜、小修的时机，逐年对机组更换新式高效率转轮。斟酌到各电站机组装机容和渠系引水不匹配的身分，先将二级电站两台3200kw转轮增容为4000kw转轮，将三级电站三台9000kw转轮增容为1.1万kw转轮，同时建造一台6000kw小型转轮，供三级电站冬季使用，使2、三级电站水能资本充实获得哄骗。然后将其他各电站机组老转轮改造为不异容的新型转轮。2006年1月28日，三级电站9000kw转轮更换成6000kw小转轮运行，机组出力显著增加，不异流，逐日增发电3万kwh以上，机组效率提高36.7％。冬季机组运行3～4个月，可增发电300～400万kwh，效果相当显著。转轮增容和改造的完成将使我厂15台机组整体出力提高15％以上，发电生产能力由设计出力6.505万kw提高到7.5万kw以上。枯水年年发电可到达2.6亿kwh，丰水年年发电到达2.7亿kwh以上。3开发玛河水电资本，扩年夜水电厂生产规模，壮年夜水电企实力。玛河流域干流计划电站11座，总装机容38.855万kw，今朝1、2、3、4、五5座梯级电站已开发建设，6、七级电站完成项目建议书，肯斯瓦特水利枢纽工程项目建议书已上报水利部评审，红沟电站和哈熊沟电站处于流域计划状态。玛河清水河支流计划电站5座，装机容2.85万kwh，今朝全数处于流域计划状态。玛河干流和清水河支流总装机容41.705万kw，干流已建和在建电站总装机容11.5万千瓦，占干流和支流计划装机容的27.5％，玛河流域水电开发潜力很年夜。多年来，红山嘴电厂工程技术人员积极倡议开发玛河水电资本，并配合做好水电项目的前期工作，为促进水电项目开工建设作出重要进献。2002年后随着国家水电开发热潮的到来，红山嘴电厂也迎来了玛河水电开发的春季。随着新建电站的慢慢投产，红山嘴电厂的装机规模和发电生产能力实现跨越式提高。3.14、五级电站技改扩建工程投产，4、五级电站水资本充实哄骗4、五级电站始建于60年月，2、三级电站始建于70年月。由于计划设计缘由2、三级渠系的设计引水流跨越4、五级渠系，夏日2、三级渠系平均引水达62m3／s，4、五级渠系平均引水为43m3／s，从二级渠首引进引水渠的水，对4、五级电站而言有19m3／s的流没有被哄骗，而排进东岸年夜渠，水能资本白白浪费。是以，4、五级电站具有扩建的水条件，1998年我厂工程技术人员完成《4、五级电站各扩建一台4000kwh机组的建议》。2004年4、五级电站技改扩建工程项目，被核准立项。扩建工程昔时开工建设，2005年5月扩建工程2台机组投产发电。2005年2台机组净增发电1500万kwh。4、五级扩建工程的投产运行实现了红山嘴电厂延续25年13台机组向15台机组，装机容由5.705万kwh向6.505万kwh的历史性飞跃。3.2加速玛河水电资本开发步伐，电厂生产能力实现跨越式提高继4、五级电站扩建开工建设以后，2004年玛河干流计划装机容年夜的引水式电站—一级电站起头筹建，2005年2月24日正式开工修建。一级电站设计水头104m，设计引水流62m3/s，设计发电流54.2m3/s，装机容5万kw，4台水轮发机电组，单机容2×16000kw＋2×9000kw。经过一年多的建设，工程已初具规模。计划2006年7月28日第1台机组投产发电，年末4台机组到达发电运行条件，整体工程完工。一级电站的建成投产将实现红山嘴电厂生产规模和生产能力的成倍增加。2005年玛河流域计划推荐的一期工程，肯斯瓦特水利枢纽工程作为兵团的重点电力建设项目起头启动。肯斯瓦特水库电站水库正常蓄水位990m，年夜坝高126.8m，总库容1.85亿m3，总装机容10万kw，4台水轮发机电组，单机容2.5万kw，年发电2.73亿kwh。它的开发建设不仅对玛河流域的防洪、生态庇护、浇灌、发电发生重要作用，同时对提高下流引水式梯级电站的发电生产能力将起举足轻重的作用。3.3经由过程多年的水力发电生产实践和索求熟悉到，水电开发方式应以常蓄夹杂式水电站为主依照科学成长观和可延续成长的要求，红山嘴电厂工程技术人员认真研究了国、内外水电开发进程和开发模式，深进分析了常规水电和抽水蓄能电站的特点，连系玛纳斯河水文、地条件和肯斯瓦特水利枢纽的工程技术指标，提出肯斯瓦特水库电站的设计可斟酌采用常蓄夹杂式的水电开发模式，即常规水电和抽水蓄能电站相连系的常蓄夹杂式电站设计。采用常蓄夹杂式电站的开发模式，肯斯瓦特电站4台机组全数采用三级直联式蓄能机组或可逆式机组。丰水期4台机组哄骗玛河径流发电运行，枯水期和平水期，连系下流浇灌需求和峰谷负荷差额，高峰机组发电运行，低谷机组抽水运行。这样肯斯瓦特水库电站的总装机容可由10万kw提高到20万kw，装备哄骗小时数2735h可以提高到5285h（其中纯发电3065h，调峰填谷运行小时2220h），年发电由2.73亿kwh可以提高到6.13亿kwh。常蓄夹杂电站的开发模式将年夜年夜提高肯斯瓦特水利枢纽工程水利工程举措措施、水力发电装备和输配电装备的哄骗率，提高水能资本有用哄骗率，极年夜改善肯斯瓦特水电站经济技术指标，有益于电网的平安、靠得住运行，提高电网供电。4结语红山嘴电厂作为典型的梯级引水式电站群，面临恶劣的自然条件和老化的工程装备，持久以来艰苦奋斗、百折不挠，不竭索求立异，经由过程解决自然灾难对发电生产的影响，改善了水电厂的运行条件。慢慢运用新技术、新材料对老电厂进行技术改造，提高了机组运行的稳定性、靠得住性和机组效率。经由过程增容扩建解决了原来计划设计水能资本哄骗不充实的问题。经由过程水电开发模式的新思绪，进一步化和提高水能资本哄骗率，使梯级引水式水电站群生产规模和生产能力不竭扩年夜，经济效益不竭提高。