魏家堡水电站位于眉县北坡塬与渭河川道二级台阶上，设计水头96.2米，总装机容量18900千瓦，利用宝鸡峡塬上总干渠向塬下灌区补水及非灌溉期弃水发电，是目前关中地区最大的水电站。

建站9年来，该站始终坚持“安全、规范、高效”原则，不断强化内部管理，促进降耗增效，先后制定了5大类30项安全生产管理制度，建立安全管理三级网络，开展各种形式的安全教育活动，使职工思想上有安全，行动上保安全。他们还富有特色地开展了多种文明创建活动，多次被省水利厅、宝鸡供电局评为“安全供用电先进单位”，2006年被省总工会、省安全生产监督管理局命名为陕西省“安康杯”竞赛优胜企业，2005、2006年被水利厅授予“全省水利系统创佳评差竞赛活动最佳单位”称号，站长邓增录同志今年五一荣获 “陕西省劳模”称号。一、电站概况

魏家堡水电站位于陇海铁路眉县火车站东约3km宝鸡峡塬上总干渠K84 365处，是利用现有灌溉工程引、输水设施和塬上与塬下总干渠近百米地形落差，在确保正常灌溉的条件下引用非灌溉期弃水，以及塬上向塬下灌区补水进行发电的渠道式水力发电站。电站设计水头95．2m，流量23．53m/s，安装立轴式水轮发电机组3台，总装机容量1．89万kW，额定转速600r/min；电站于1998年底投入运行。

二、机组技术参数及运行状况

1．水轮机基本技术参数

魏家堡水电站水轮发电机组均为富春江

水电设备总厂生产，相关参数如表1和表2所列。

2．机组运行状况

根据GB8564-88和设计要求，机组正常运行负荷范围应在40%～100%。魏家堡电站从1998年底建成投运至今已运行8年，经观察运行状态及查阅运行资料，该站设备由于受宝鸡峡灌区用水及引水设施的影响，机组长期在半负荷以下运行。加上引用水源水质较差、含沙量大等原因，导致机组各部振动、摆度严重超标，对机组各部位零部件造成较大的损害，曾相继发生过水轮机顶盖垂直振动在部分工况下严重超标；主轴密封支撑盖、转动油盒支撑架螺栓多次出现断裂；尾水锥管出现过穿透性裂纹；导叶断销频繁剪断；机组上机架千斤顶多次出现松动；转轮出口边出现较为严重的裂纹；机组运行噪音较大；2#机组在2003年出现过一次2片叶片脱落现象；3台水轮机水导瓦多次严重损坏、大轴拉伤等现象，这一系列问题严重威胁了机组的安全运行。

表1水轮机技术参数表

表2发电机技术参数表

为了解决上述问题，电站先后对机组进行多次改造，进行运行试验，通过长期观察研究和试验得出，机组振动摆度超标的原因，除受机组设计制造及安装质量影响外，机组负荷范围影响是一个较为明显的因素。

从图1中可以清楚地看出，当机组出力在40%，额定出力(即2800kW)以下时，各部指标均超标，而达到40%额定出力以上时，各指标均变小，尤其是上机架水平振动和顶盖垂直振动表现比较明显。

通常，机械设备运行时一般都有振动，只是振动大小和频率高低各不相同。这里所说的振动区是指超过国家标准规范的振动，但魏家堡水轮机在不同负荷下存在不同程度的振动，从各机组运行情况及对水轮机组测试结果来看，当机组负荷在2800～4000kW运行时，振动、摆度较大，水导摆度为0．3～0．85mm，顶盖垂直振动为0．2～0．45mm(最大值发生在机组负荷为2000kW左右)。负荷大于4000kW时，机组振动明显减小，顶盖垂直振动均低于0．15mm，水导摆度为0．25～0．35mm，而当机组出力在2000kW左右时，顶盖的振动值达到0．43mm，水导摆度为0．7～1．00mm。

图1为1#～3#机组水导摆动曲线。图2为1#～3#机组顶盖垂直振动曲线。从图中可以清楚地看到1300～6900kW负荷下运行时的振动区间，随着过机水量，负荷变化而变化的情况，在额定水头下5000kW以上负荷基本脱离厂振动区。表3是1#机组在额定水位下运行时随负荷变化的现场记录。从农3可见，机组运行时，其振动随负荷的变化有一个显明的变化，当负荷在4500kW以上时，振动范围基本在0．15以下。可见，如果将负荷控制在4500kW以上，将大大减小机组振动范围，提高机组效率，充分利用水能资源。

图11#～3#机组水导摆动曲线

图21#～3#机组顶盖垂直振动曲线

表31#机组运行振动记录

三、运行工况的改进

通过对机组运行各项技术指标的试验分析可以看出，为了减小机组的振动摆度，避免在超标工况下运行对机组各部件造成损坏，除了提高对机组的检修与维护质量外，关键是机组应在一定的正常负荷范围内合理地运行。

根据以上各项试验和计算结果，参照水轮机运行特性曲线，分别对1#～3#水轮机计算出不同流量下对应的最低出力、最高出力及最优出力，计算方法如下。

图31#～3#机组出力限制及最优运行曲线

最低出力按相应流量水轮机效率为85%来控制，最高出力按相应流量水轮机的最大出力限制线来控制，最优出力按相应流量下的最高效率点控制。为了运行和调度的直观性，将各出力状况下的对应流量计算出来。相应的H(为额定不变水头)、Q与出力N的关系为公式N=9．81QHη，为相对应的流量下水轮机的效率，从运行曲线可查得计算。

由于魏家堡水电站所处的地理位置，自发电以来，年平均来水最多只能满足3台机组的用水要求，没有弃水。所以我们只考虑过机流量，当流量增大后，尾水水位受流量变化而变化。针对该站机组在相同负荷下流量相差不大，且对尾水水位影响不大，故按额定水头来考虑计算。计算出机组运行时各流量下的最小、最大、最优出力，并分别绘制出其过机流量与单机出力关系曲线的最低、最高出力限制线及最优运行曲线(见图3)，以此来确定机组的最优区域。在机组运行时，根据不同的来水量调整机组的出力，使机组运行在稳定高效区，尽可能避开振动区域，优化机组运行方式，确保机组安全稳定运行。魏家堡水电站通过与电网的积极沟通，采取控制机组出力范围的运行方式，单台机组必须在4000～6300kW范围内。