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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