5.3 水轮机及其附属设备
5.3.1 水轮机技术改造应符合下列规定：
1 选定的水轮机转轮型号应能量指标先进、空化特性优良、运行稳定性好；
2 选择水轮机主要参数时，应考虑水电站的引水系统、水轮机流道尺寸和安装高程及发电机参数等限制条件，使水轮机处于稳定、高效区运行，且吸出高度满足要求；
3 应使水轮机适应水头和流量的变化，改善运行工况，提高运行稳定性和效率；
4 多泥沙的水电站，应对水轮机泥沙磨损进行评估分析，合理选择技术改造参数，并应采取抗磨蚀措施，过机泥沙多的水电站，水轮机宜在无空化条件下运行。
5.3.2 水轮机技术改造应根据电站的具体条件，采用下列方式：
1 采用性能优良的新转轮，新转轮应与水轮机流道相匹配，必要时应通过技术论证改进流通部件型线与结构；
2 水头、流量与原设计条件变化不大，而水轮机设备陈旧、性能落后的小型水电站，应改善水轮机性能，提高效率；
3 水头、流量比原设计条件增大的小型水电站，应提高额定水头，增加额定功率；
4 水头、流量比原设计条件减少的小型水电站，应降低额定水头，减少额定功率；
5 多泥沙小型水电站，根据过机含沙量的大小和泥沙特性，改进水轮机水力和结构设计，并采用抗磨蚀材料和保护涂层，必要时适当降低水轮机转速，改造后水轮机大修间隔不宜少于2年；
6 存在严重安全隐患或损坏程度达到报废条件时，应进行报废更新。
5.3.3 电站技术改造设计应对机组和输水系统的调节保证参数进行复核计算。
5.3.4 推力轴承技术改造应符合下列规定：
1 经常发生烧瓦事故的推力轴承，应改进结构形式或加强冷却效果，额定转速在750r/min以下的机组宜采用弹性金属塑料推力瓦；
2 机组增容设计应对机组最大轴向推力、推力轴承的承载能力以及基础承载能力进行复核计算。
5.3.5 卧轴径向轴承可采用滚动轴承或滑动轴承。滑动轴承可采用巴氏合金瓦或其他合适的瓦，必要时可采用水冷瓦技术。
5.3.6 立轴水轮机导轴承宜采用抛物线形免刮瓦结构。
5.3.7 调速系统技术改造应符合下列规定：
1 水头、流量、转轮直径有变化时，应根据水轮机参数复核调速功等特性参数；
2 改造后的调速系统应满足开停机、快速并网、增减负荷及事故停机要求；
3 机组有黑启动要求时，调速器应设置纯手动操作装置。
5.3.8 调速系统改造宜采用微机全自动调速器或带有蓄能装置的操作器。调速器在满足操作功情况下，可为自动制动装置提供压力油源。
5.3.9 水轮机进水阀技术改造应符合下列规定：
1 漏水量超过现行行业标准《小型水轮机进水阀门基本技术条件》SL696规定值时，应改进进水阀密封型式或更换为新型进水阀；
2 阀门应设机械限位保护装置；
3 阀门宜配置自动操作机构；
4 采用液压操作的阀门，宜配带蓄能装置的液压装置。
1 选定的水轮机转轮型号应能量指标先进、空化特性优良、运行稳定性好；
2 选择水轮机主要参数时，应考虑水电站的引水系统、水轮机流道尺寸和安装高程及发电机参数等限制条件，使水轮机处于稳定、高效区运行，且吸出高度满足要求；
3 应使水轮机适应水头和流量的变化，改善运行工况，提高运行稳定性和效率；
4 多泥沙的水电站，应对水轮机泥沙磨损进行评估分析，合理选择技术改造参数，并应采取抗磨蚀措施，过机泥沙多的水电站，水轮机宜在无空化条件下运行。
5.3.2 水轮机技术改造应根据电站的具体条件，采用下列方式：
1 采用性能优良的新转轮，新转轮应与水轮机流道相匹配，必要时应通过技术论证改进流通部件型线与结构；
2 水头、流量与原设计条件变化不大，而水轮机设备陈旧、性能落后的小型水电站，应改善水轮机性能，提高效率；
3 水头、流量比原设计条件增大的小型水电站，应提高额定水头，增加额定功率；
4 水头、流量比原设计条件减少的小型水电站，应降低额定水头，减少额定功率；
5 多泥沙小型水电站，根据过机含沙量的大小和泥沙特性，改进水轮机水力和结构设计，并采用抗磨蚀材料和保护涂层，必要时适当降低水轮机转速，改造后水轮机大修间隔不宜少于2年；
6 存在严重安全隐患或损坏程度达到报废条件时，应进行报废更新。
5.3.3 电站技术改造设计应对机组和输水系统的调节保证参数进行复核计算。
5.3.4 推力轴承技术改造应符合下列规定：
1 经常发生烧瓦事故的推力轴承，应改进结构形式或加强冷却效果，额定转速在750r/min以下的机组宜采用弹性金属塑料推力瓦；
2 机组增容设计应对机组最大轴向推力、推力轴承的承载能力以及基础承载能力进行复核计算。
5.3.5 卧轴径向轴承可采用滚动轴承或滑动轴承。滑动轴承可采用巴氏合金瓦或其他合适的瓦，必要时可采用水冷瓦技术。
5.3.6 立轴水轮机导轴承宜采用抛物线形免刮瓦结构。
5.3.7 调速系统技术改造应符合下列规定：
1 水头、流量、转轮直径有变化时，应根据水轮机参数复核调速功等特性参数；
2 改造后的调速系统应满足开停机、快速并网、增减负荷及事故停机要求；
3 机组有黑启动要求时，调速器应设置纯手动操作装置。
5.3.8 调速系统改造宜采用微机全自动调速器或带有蓄能装置的操作器。调速器在满足操作功情况下，可为自动制动装置提供压力油源。
5.3.9 水轮机进水阀技术改造应符合下列规定：
1 漏水量超过现行行业标准《小型水轮机进水阀门基本技术条件》SL696规定值时，应改进进水阀密封型式或更换为新型进水阀；
2 阀门应设机械限位保护装置；
3 阀门宜配置自动操作机构；
4 采用液压操作的阀门，宜配带蓄能装置的液压装置。
条文说明
5.3.1 水轮机技术改造的要求，就是在技术改造工程实施过程中，正确贯彻先进性、合理性、经济性和特殊性的四性原则。先进性就是要择优选用性能先进、技术成熟的高效转轮，选型设计时应向研制单位和制造厂尽可能多地收集各种型号转轮（一般不少于3个），进行比较优选；合理性就是要紧密结合、妥善处理本电站的不可变更或不宜变更的制约条件；经济性就是要尽力增加年发电量，提高小型水电站的经济效益；特殊性就是针对运行于多泥沙等特殊水质条件下的水轮机，既要改善其运行工况，又应采取抗泥沙磨蚀的综合治理措施，延长安全运行时间和大修周期及使用寿命，只有综合考虑才能较好地达到先进性、合理性和经济性。
5.3.2 水轮机技术改造应根据各个小型水电站的具体条件，因地制宜，采取下列不同的改造方式：
2 对于水头、来水量与原设计变化不大的小型水电站，应采用该水头段导叶相对高度b o相同或相近的新型转轮，提高水轮机运行效率，增加年发电量，并改善抗空蚀性能。如青海省格尔木市大干沟水电站，装机容量2×10000kW，空蚀严重。原水轮机型号为HLA153-LJ-140，新型号为HLA340-LJ-140。改造前，2台机最大只能发17800kW，改造后，2台机同时运行实际可达20300kW，比合同要求多300kW，受到用户好评。
3 对于水头、来水量比原设计增大了的小型水电站，应根据水头、来水量增大的具体条件，提高额定水头，加大额定功率，选用合适的新型转轮，或设计改型新转轮，使水轮机在较高效率区运行，从而既加大了单机容量，又提高了运行效率，能较大幅度地增加年发电量。例如，浙江省嵊州市艇湖水电站，装机容量3×500kW，上游电站增容改造后流量加大，电站下游挖砂引起尾水位降低，水头提高，水轮机转轮改用ZDk709-LH-205，其他部件不变，容量增容为3×535kW，效率提高5%，年均发电量增加552.5万kW·h。
4 对于水头、来水量比原设计减小（也有只减小水头或只减少来水量的情况）了的小型水电站，可根据水电站的实际运行水头和来水量，降低额定水头或减少额定功率，选用合适的新型转轮或设计改型新转轮，将水轮机调整到较优工况区运行，从而提高水轮机的运行效率，增加年发电量。例如，山西省灵邱县北泉水电站，装机容量2×1250kW，水轮机设计水头42m，额定流量3.62m³/s，枯水期（10月至次年5月）来水量少，平均流量仅2.3m³/s，一台机也只能带400kW～600kW。根据实际流量决定减容改造，专为枯水期配置了一个不锈钢新转轮（原型号为HL702-WJ-71，新型号为HLA553-WJ-71，叶片为二次模压工艺），额定功率700kW，电站装机容量由2500kW降为1950kW，由于大幅提高了水轮机的效率（比原型号水轮机增加13.7%），充分利用了枯水期宝贵的水能资源，水电站年发电量比减容前平均多发340万kW·h，效益十分明显。
5 对于多泥沙河流小型水电站，应根据水轮机过机含沙量，泥沙中值粒径d 50及泥沙矿物成分和颗粒形状等条件，选用单位转速n 11相接近、单位流量Q 11略减小，模型空化系数σ m适当降低，效率较高的转轮；并合理加大导叶分布圆直径D o，调整导叶型线，降低和匀化导叶区流速；同时采取其他抗磨蚀措施，延长大修周期和设备运行寿命，最终达到更新改造或增容改造的目的。例如，新疆疏附县某水电站，设计装机容量3×800kW，经多年运行与综合计算，该站装机容量以3000kW为宜，故决定增容至3×1000kW，原水轮机型号为ZD661-LH-120，H=14.5m，Q=7.76m³/s，n=428.6r/min，新型号为ZDJ-LH-120，由于水中泥沙含量大，水轮机过流部件磨损严重，故改造后水轮机除采用不锈钢叶片外，结构上还采取了许多改进措施（如转轮室和顶盖、底环、护板均为可拆卸结构，主轴密封为无接触密封结构，水导轴承为抛物线免刮轴瓦等新技术、新工艺），增容抗磨效果明显，得到用户肯定。
据调查，不少多泥沙河流小型水电站水轮机首次大修间隔时间不到1年（经1个汛期运行），经过技术改造，采取抗泥沙磨蚀综合治理措施后大修间隔时间可延长到2年～3年，因此本条提出不少于2年（经2个汛期运行）是可以做到的。
6 对安全隐患严重的水轮机，应局部或全部报废更新，确保机组安全运行。例如，浙江省嵊州市南山水库一级电站，建于1966年，限于当时的条件以及经过多年的运行，水轮机转轮经多次焊补后叶片偏差较大，效率低下，实测最高效率只有82%，振动严重超标，导叶漏水大，空蚀、锈蚀、磨损严重，经检测已不能安全运行。水电站改造除保留蜗壳与尾水管外，对其余部件进行报废更新。
5.3.3 由于电站改造后机组的性能，尤其是过流量及飞逸特性往往发生了变化，有的电站输水系统也发生了变化。因此，需要对机组和输水系统的调节保证参数进行复核计算。
5.3.4 小型卧式水轮发电机组的推力轴承安装于水轮机侧，而小型立式水轮发电机组的推力轴承安装在发电机，目前需改造的小型水轮发电机组卧式多于立式，故本标准将推力轴承归在水轮机及其附属设备一节中。
1 弹性金属塑料推力瓦摩阻小，不用刮瓦，运行事故少，应予推广。近来弹性金属塑料瓦也在卧式机组使用，如广东省乳源县泉水电站在增效扩容改造时，将推力瓦与导瓦都改为弹性金属塑料瓦，取得了很好的效果。
2 当机组最大轴向推力超过推力轴承设计允许的承载能力时，需改进轴承结构或更换推力轴承。
5.3.6 抛物线形免刮瓦结构是从国外引进的技术，特点是安装、维护方便，经多座电站使用反应良好，因此推荐立轴水轮机导轴承采用抛物线形免刮瓦结构。
5.3.8 随着低成本微机调速器的研制成功与推广应用，小型水电站已可以普及使用微机全自动调速器，也可以采取蓄能式操作器或其他有安全措施的调速设备。由于手动、电动调速器即俗称的手电操作缺乏安全措施，国内曾发生多次手电操作危及人身安全的事故，故从安全角度出发，不提倡使用没有安全保护措施的手动、电动调速器。
在小型水电站，利用全自动调速系统的油源为自动制动装置提供可靠的压力油源已呈趋势。配合高油压全自动调速器的推广使用，小型水电站基本可以取消气系统。
5.3.2 水轮机技术改造应根据各个小型水电站的具体条件，因地制宜，采取下列不同的改造方式：
2 对于水头、来水量与原设计变化不大的小型水电站，应采用该水头段导叶相对高度b o相同或相近的新型转轮，提高水轮机运行效率，增加年发电量，并改善抗空蚀性能。如青海省格尔木市大干沟水电站，装机容量2×10000kW，空蚀严重。原水轮机型号为HLA153-LJ-140，新型号为HLA340-LJ-140。改造前，2台机最大只能发17800kW，改造后，2台机同时运行实际可达20300kW，比合同要求多300kW，受到用户好评。
3 对于水头、来水量比原设计增大了的小型水电站，应根据水头、来水量增大的具体条件，提高额定水头，加大额定功率，选用合适的新型转轮，或设计改型新转轮，使水轮机在较高效率区运行，从而既加大了单机容量，又提高了运行效率，能较大幅度地增加年发电量。例如，浙江省嵊州市艇湖水电站，装机容量3×500kW，上游电站增容改造后流量加大，电站下游挖砂引起尾水位降低，水头提高，水轮机转轮改用ZDk709-LH-205，其他部件不变，容量增容为3×535kW，效率提高5%，年均发电量增加552.5万kW·h。
4 对于水头、来水量比原设计减小（也有只减小水头或只减少来水量的情况）了的小型水电站，可根据水电站的实际运行水头和来水量，降低额定水头或减少额定功率，选用合适的新型转轮或设计改型新转轮，将水轮机调整到较优工况区运行，从而提高水轮机的运行效率，增加年发电量。例如，山西省灵邱县北泉水电站，装机容量2×1250kW，水轮机设计水头42m，额定流量3.62m³/s，枯水期（10月至次年5月）来水量少，平均流量仅2.3m³/s，一台机也只能带400kW～600kW。根据实际流量决定减容改造，专为枯水期配置了一个不锈钢新转轮（原型号为HL702-WJ-71，新型号为HLA553-WJ-71，叶片为二次模压工艺），额定功率700kW，电站装机容量由2500kW降为1950kW，由于大幅提高了水轮机的效率（比原型号水轮机增加13.7%），充分利用了枯水期宝贵的水能资源，水电站年发电量比减容前平均多发340万kW·h，效益十分明显。
5 对于多泥沙河流小型水电站，应根据水轮机过机含沙量，泥沙中值粒径d 50及泥沙矿物成分和颗粒形状等条件，选用单位转速n 11相接近、单位流量Q 11略减小，模型空化系数σ m适当降低，效率较高的转轮；并合理加大导叶分布圆直径D o，调整导叶型线，降低和匀化导叶区流速；同时采取其他抗磨蚀措施，延长大修周期和设备运行寿命，最终达到更新改造或增容改造的目的。例如，新疆疏附县某水电站，设计装机容量3×800kW，经多年运行与综合计算，该站装机容量以3000kW为宜，故决定增容至3×1000kW，原水轮机型号为ZD661-LH-120，H=14.5m，Q=7.76m³/s，n=428.6r/min，新型号为ZDJ-LH-120，由于水中泥沙含量大，水轮机过流部件磨损严重，故改造后水轮机除采用不锈钢叶片外，结构上还采取了许多改进措施（如转轮室和顶盖、底环、护板均为可拆卸结构，主轴密封为无接触密封结构，水导轴承为抛物线免刮轴瓦等新技术、新工艺），增容抗磨效果明显，得到用户肯定。
据调查，不少多泥沙河流小型水电站水轮机首次大修间隔时间不到1年（经1个汛期运行），经过技术改造，采取抗泥沙磨蚀综合治理措施后大修间隔时间可延长到2年～3年，因此本条提出不少于2年（经2个汛期运行）是可以做到的。
6 对安全隐患严重的水轮机，应局部或全部报废更新，确保机组安全运行。例如，浙江省嵊州市南山水库一级电站，建于1966年，限于当时的条件以及经过多年的运行，水轮机转轮经多次焊补后叶片偏差较大，效率低下，实测最高效率只有82%，振动严重超标，导叶漏水大，空蚀、锈蚀、磨损严重，经检测已不能安全运行。水电站改造除保留蜗壳与尾水管外，对其余部件进行报废更新。
5.3.3 由于电站改造后机组的性能，尤其是过流量及飞逸特性往往发生了变化，有的电站输水系统也发生了变化。因此，需要对机组和输水系统的调节保证参数进行复核计算。
5.3.4 小型卧式水轮发电机组的推力轴承安装于水轮机侧，而小型立式水轮发电机组的推力轴承安装在发电机，目前需改造的小型水轮发电机组卧式多于立式，故本标准将推力轴承归在水轮机及其附属设备一节中。
1 弹性金属塑料推力瓦摩阻小，不用刮瓦，运行事故少，应予推广。近来弹性金属塑料瓦也在卧式机组使用，如广东省乳源县泉水电站在增效扩容改造时，将推力瓦与导瓦都改为弹性金属塑料瓦，取得了很好的效果。
2 当机组最大轴向推力超过推力轴承设计允许的承载能力时，需改进轴承结构或更换推力轴承。
5.3.6 抛物线形免刮瓦结构是从国外引进的技术，特点是安装、维护方便，经多座电站使用反应良好，因此推荐立轴水轮机导轴承采用抛物线形免刮瓦结构。
5.3.8 随着低成本微机调速器的研制成功与推广应用，小型水电站已可以普及使用微机全自动调速器，也可以采取蓄能式操作器或其他有安全措施的调速设备。由于手动、电动调速器即俗称的手电操作缺乏安全措施，国内曾发生多次手电操作危及人身安全的事故，故从安全角度出发，不提倡使用没有安全保护措施的手动、电动调速器。
在小型水电站，利用全自动调速系统的油源为自动制动装置提供可靠的压力油源已呈趋势。配合高油压全自动调速器的推广使用，小型水电站基本可以取消气系统。
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