我国农村小水电工程整体水平近些年有了质的飞跃，但是发电效率效率不高是一个制约农村小水电工程发展的绊脚石，本文就针对这一问题进行分析，并提出了农村小水电工程利用水轮机提高水电站发电效率的措施。
《中国农村水利水电》为水利电力专业技术刊物。宣传国家有关农村水利水电工作的方针政策，总结推广我国农村水利水电建设及管理经验，交流科研成果，沟通信息，为农业现代化服务。主要内容和栏目：水资源利用、灌水技术、输水技术、农艺节水、灌溉制度、技术经济、灌溉设备、灌溉自动化、节水与生态、工作经验、工程管理等。读者对象为从事节水灌溉行业的水利、农业、林业、机械及相关领域的技术人员、管理人员。
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》中，提出在保护生态的前提下积极发展水电，标志着我国的水电开发已经完全进入生态制约阶段。本文首先分析了小水电工程中的水轮机和发电效率的关系，论述了影响小水电工程中水轮机发电效果的因素。
水电作为清洁和可再生能源，为我国的经济和社会的可持续发展发挥着积极的作用，据统计2010我国水电装机占电力总装机的22.3%【1】。。党的十八大报告提出要“支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展，确保国家能源安全”，可见，积极发展水电有着十分重要的战略意义。农村小水电作为水电的重要组成部分，经过几十年的艰苦奋斗，取得了很大成就，截至2010年小水电装机5840万Kw,占全国水电总装机27%以上【1】。随着我国生态文明建设的不断推进，经济、社会的不断发展，人民群众生活水平和生活质量的不断提高以及我国电网系统的完善，为农村小水电的发展提供了广阔的空间【2-3】。但是当前农村小水电工程开发中的发电效果不高与发电成本过高等问题还仍然存在【4】。提高小水电站的发电效率、增强水电站的发电能力，作为十二五小水电发展的重点列入国家水电发展规划。本文为此以水电站水轮发电机组效率为主要内容，探讨农村小水电工程的开发与提高发电效率的措施。
1、 小水电工程中的水轮机和发电效率的关系
水轮机的效率由水力效率、容积效率和机械效率三部分组成，对运行中的水电站，要提高机械效率，则须保证机组的油封和轴承等的良好运行;要提高容积效率，则必须保证转轮间隙正常和止漏装置良好;而要提高水力效率，则应尽可能减少蜗壳进口经转轮至尾水管出口整个流程的沿程水头损失和局部损失，减少汽蚀和泥沙磨损，使水轮机的运行工况尽可能符合设计工况【5】。同时水轮机效率是产生的机械能和水的势能之比。同样发电机效率是所产生的电能和机械能之比。水轮机效率通常表示为有效水头和流量的函数，通常称为效率曲线。当流量增加时，水轮机的出力和效率也相应增加，直到效率达到最大值，然后开始下降。为避免振动和空化，对于每个有效水头，限定允许的流量变化范围。因此提高水轮机的水力效率是提高水轮机组效率的主要因素，也是提高整个水电站效率的主要途径。应尽可能保证机组在高效率区运行，从而提高电站的经济效益【6】。
2、影响小水电工程中水轮机发电效果的因素
改造升级老水电站、提高发电效率是十二五小水电发展的重点之一。影响水轮发电机组效率的因素很多，主要有以下几个方面，水轮机与发电机的传动装置的影响。半交叉传动比平行传动效率差，平皮带传动比三角皮带传动效率差，效率最高的为直联运行。在水头一定、流量一定的情况下，应尽量避免在机组额定输出的40%以下运行，当两台机组都在半负荷运行时，应停一台机组，让另一台机组在满负荷状态下运行。应注意机组的温升，发电机的定子、转子及其励磁装置的温度过高，将影响发电机的效率【7】。
3、 农村小水电工程利用水轮机提高水电站发电效率的措施
3.1 优化水轮机组
水轮机定子部份：拆除发电机定子线棒、铁芯压板、压指、定子铁芯拉伸螺杆、旧铁芯冲片、旧固定片，清理机座;按《定子铁芯装压规程》挂装定位筋、铁芯叠片。铁芯叠片过程中进行分段预压、整体热压，铁芯叠片完成后按相关标准检验各项参数：按GB8564.88标准进行铁损试验合格;端箍安装，按《定子工地下线工艺守则》安装定子上下层线棒，槽电位处理，打槽楔。水轮机参数测试：空载、短路、效率、温升、通风等各项性能试验。发电机转子绝缘处理：转子磁极全部拔除，磁极表面清洗，缝隙封堵;转子磁轭通风沟除尘清洗;转子磁极键部份更换;转子测圆并处理圆度;发电机通风改造;拆除原机上下风扇和相应的水平和立式挡风板，简化风路结构;在转子磁极上下端利用原机把合风扇的螺杆，把合一圈高强度玻璃钢旋转风斗，增强定转子气隙压头，提高定子有效段风量;封堵定子上下端线圈根部区域，强化上下齿压板区域的散热等
3.2 优化运行过程
农村小水电工程要在满足水库防汛抗洪、安全度汛的前提下，服从电力系统容量平衡和调度命令，兼顾综合利用的要求，按水电站发电量最大化、耗水量最小化为基本准则。短期优化运行应以长期优化运行方案为依据，要充分发挥水库的调节性能，提高电力系统的调峰能力。站内优化运行要按照水轮机组间最优负荷分配的方法，要结合机组原型效率特性曲线，采用等微增率法或动态规划法，进行最优负荷分配。站外优化应遵守电网电压(或无功)考核要求，在高水头、大雨情时尽量按高功率角状态下运行，少发无功、多发有功。
3.3 监测运行效率
我国农村小水电很多，而在这些电站中，设备老化、技术落后、效率低下的占了很大的比重，所以对老电站进行效率实测，进行挖潜改造，是提高水电站经济效益的有效途径。利用计算机测控技术进行水轮发电机组运行效率的实时监测，指导机组优化运行，对提高水轮发电机组的运行效率、降低运行成本、减少运行故障等具有重要意义。有学者介绍了一种新型的小型水轮发电机组优化运行系统。其系统是在吸取有关开发的经验和教训基础上，采用较新的元器件进行设计，系统的软件设计严格遵循软件工程的基本原理。合理进行模块分割、功能划分，强化人机界面的交互性，突出考虑了可维护性。是新型的小型水轮发电机组优化运行系统，也是新型嵌入式DSP的应用系统。在体系结构方面，根据相关国内开发经验，确定了以DSP系统为前台数据和动作执行控制单元，PC机为运算、操作、管理主体，不参与DSP系统内部的操作和数据处理，仅在需要数据时选通DSP系统，使得系统模块化程度较高，符合当前计算机系统“封装”的思想，提高了系统的稳定性，有利于系统维护，也使得该系统可以适用于不同的水力发电厂的改造。同时系统设计充分考虑到实时性特点，采用有效的软件设计方法，确保了数据采集、通信、控制的实时性。实际运行效果表明，整个系统的稳定性，受到用户好评。同时软件的用户控件方式设计，为不同水力发电厂的使用提供了设置上的方便，有利于推广应用及软件升级。
总之，水电工程开发与提高发电效率，不仅对农村小型水电站的经济运行有意义，而且对农田大面积灌溉运行都将起到良好的作用。相信随着科学技术的进一步发展，农村小水电工程开发与提高发电效率必将得到进一步发展。
参考文献：
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[4]王宜怀.小型水轮发电机组优化运行系统的设计与实现[J].微电子学与计算机，2009，8(10)：99-100.
[5]周伟彬.瑞蛘水电站机组效率测试及改进措施[J].小水电，2009，2(11)：44-45.
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[7]刘兴仪.水利水电工程设计管理工作浅谈[J].四川水利水电，2012，8(2)：99-101.
