论水利工程机电技术现状与发展李 蕊前言水资源的开发和利用离不开水利工程的建设和运用，而在水利工程中机电程是水利工程产生直接经济效益和社会效益的重要元素，在水利工程的综合利用过程中起到非常关键的作用。我国水资源的开发利用有多种形式和途径：如水力发电工程、枢纽灌溉、航运、水库等，在这些水利工程中机电设备占有重要的地位和投资比重，特别是以发电为首要任务的水力发电站和以灌溉为首要任务的泵站，其经济效益就是机电设备安全、稳定运行的直接体现。改革开发以来，我国水资源的开发利用已经上升到一个新的台阶。截止到 2005年年底，我国电力装机已经超过了l亿多千瓦。水电机组的单机容量已从最初的国产几万千瓦发展到国产单机 7O万千瓦的能力，特别是随着三峡、小湾、溪落渡、向家坝、白鹤滩等一批巨型机组的设计、生产和投运以及和国外著名机电制造商的技术交流、转让和合作，将极大地提升机电设备制造水平，进一步缩短和发达国家的差距。同时，国家在电站机电系统设计、制造、安装运行管理中都重新注入了新的内涵，由于机电工程涉及到水利、电力、电子、机械、公安消防、劳动安全等多个领域，系统规范机电技术非常困难。垦机电设备对于水利工程效益的发挥起着十分重要的作用。我国机电技术标准的基本构架、制造标准。水利工程机电设备品目繁多，m每种机电设备的制造又分别归属电力、水利、机械、消防、电子、建筑等多个行业，每种设备的每个零部件同样也可能涉及到多个行业和领域。所以机电设备的制造标准对同一设备，不同的行业制订的标准也不一样，机电设备构成的综合程度和复杂性决定了标准体系的庞大和复杂。2、设计标准。机电工程是水利工程中的一个重要组成部分，其设计标准主要是水利和电力行业制订的工程设计标准，它是从宏观上反映了机电设计过程中所遵循的原则，采用的方法和应该达到怎样预期的效果。我国采用的主要机电工程设计标准包括不同阶段的报告编制规程、机电设计规范和技术导则等内容。3、选型设计标准。由于机电专业的特殊性，在水利工程设计过程中，机电专业主要从事的工作是选型设计、方案设计，选择适合工程特性的机电产品。在选型设计过程中，机电产品本身的质量控制和安全鉴定工作是由产品生产企业完成。机电设备选型设计的目的是满足工程配套需要，从水利工程设计的方案性、完整性和协调性上综合考虑机电设备型式的合理性。由于机电设备的多样性，在选型设计中必需根据水利工程建设的规模和特殊要求合理的选择机电设备。4、安装与试验标准。水利丁程中机电设备的安装和试验包括。设备的工厂试验、出厂检验、现场的安装、现场试验等一系列相关工作。安装与试验是保障机电设备在水利工程中正常运用的重要环节。由 J：水轮发电机组、主变压器、桥机等大型设备的安装试验是机电安装和试验中的重点和难点，我国相关标准也主要针对上述大型设备的安装和试验制订的，其它机电辅助设备的安装相对来说比较简单，一般都是根据生产厂家的技术说明和现场指导来进行。运行与检修标准。要保证水利工程长期发挥效益，机电设备的正常运行与维护以及检修必不可少，针对机电大型设备的特点，我国出台了一系列运行与检修的标准，对规范机电设备的运行和检修起到了很好的促进作用。建议与措施、引进国际标准，促进国家标准的国际化机电设备的发展是世界电力、机械、冶金等行业技术进步的缩影，在水资源大力开发的同时，机电行业的许多重大设备都采用进口设备，同时还进行了技术引进，使机电总体设计水平上升了一个台阶，特别是在标准引用过程中，许多材料标准、制造标准、验收标准以及试验标准均是按发达国家的先进水平来实施的，为国际化标准提供了良好的契机，也正是在这种背景下，机电专业的许多标准在制订中已经参照了国际标准的相关条款。但这种引用的步伐还不大，应该进一步加大引进的力度，逐步有序地推动国家标准的国际化进程。完善安全监测与鉴定评价标准体系中标准内容搞好机电丁程的安全监测与评价，要靠技术标准做支撑。除了完善机电工程各系统部件设备的标准外，要从机电工程总体全局的角度出发，综合考虑机电工程的安全监测与评价标准的制订。机电工程各系统部件的标准只对某个系统部件而言，不具备系统性和全局性，只有综合各系统部件的具体标准要求同时又考虑机电工程整体功能完善的标准才是系统性的标准。优化设计。依照先进性、合理性、经济性和特殊性原则，对水电站进行技术改造。根据各个水电站的具体情况，因地制宜进行优化设计。先进性即要择优选用一个性能先进、技术成熟的好转轮和配套性能先进、运行可靠的水轮发电机及其辅助设备：合理性即是要紧密结合和妥善处理水电站的不可变更或不宜变更的制约条件：经济性就是要在有限的投资情况下，增加年发电量，提高水电站的经济效益：特殊性是特殊问题用特殊办法处理。加强技术改造。(1)提高发电水头。利用新技术因地制宜，在原有挡水建筑物顶部安装橡胶坝、自溃坝及水力自动翻板闸门等，以提高河道行洪时段的发电水头，同时也增加了发电水量，从而达到提高组出力，增加发电量的目的。以上方法一般适用于无调节(日调节)轴流式低水头水电站(水头小于。(2)增加流道过水流量。2O世纪 9O年代以前生产的轴流式水轮机转轮叶片，与水平面最大夹角为 15。，限制了较大流量的通过。9O年代以后生产的 ZDT03系列转轮，其夹角可以达到 3O。(根据不同情况，可选用 20。，25。)，可以较大程度地提高机组过水流量，从而提高其出力。某水电站年率先使用这种转轮，单机出力从72kw增加到95kW(设计单机容量为，年发电量从550万kWh提高到680万kWh，经济效益十分显著。改造发电机励磁系统。在早期，中小型水电站的发电机大部分是采用双绕组电抗分流励磁系统，运行中普遍存在无功不足、无功振荡等现象。对于此类问题，采取减小分流变阻器阻值的方法可以扩大励磁调节范围。实践中，一般减小到励磁绕组电阻值的15倍 2倍时效果最佳，发电机空载电压调节范围可以从原来的40 v左右提高到8OV100V，大大提高了励磁系统的增励容量，降低了发电机的功率因数，从而得到较大的无功输出，使机组的运行稳定性和电能质量得到了显著的改善。总之，加入世贸组织后，外国的先进技术和作业流水线陆续引入，自动化水平不断提高，设备越来越多，技术也越来越先进，给我国水利工程机电带来挑战也带来发展契机。