黄丰水电站位于青海省循化县境内，建于1972年，装机容量2×500kW。随着运行年限的增长，机组最大出力逐年减少到了420kW。近几年，由于龙羊峡水电站蓄水发电，龙羊峡至循化段黄河不结冰，使该电利用小时数大幅增加，充分利用水能资源和增加发电机容量变得比以往更为迫切。1997年初，对该电站两个弃置的HL123—71转轮（设计水头21m）在修复的同时进行了增容改造，取得了令人满意的结果。机组最大出力从改造前的420kW分别增至470kW和480kW，增幅达14％。
1　增容改造途径
　　在暂不开挖尾水淤积和不改变通流部件前提下，转轮的增容改造途径只能是在尽可能不降低效率前提下增大单位限制流量。
　　一般而言，更换高性能转轮，切割叶片出水边，增大出口安放角，抬高上冠型线及增大下环锥角，或在强度条件允许的情况下减少叶片数或减薄叶片厚度，均能增大转轮限制单位流量。
　　对于HL123（HL240）转轮而言，其比转速很高，过流能力已经很大，相比之下新型谱中无可替换转轮；HL123转轮设计使用水头范围为25m～45m，而该电站设计水头只有
21m，通过减少叶片数增容是可以尝试的；采用其他几种方法进行改型设计也有增容的可能性。由于经费所限，此次增容只能是在修复两个弃置转轮的叶片出水边切割的方法，以在尽可能不降低效率的情况下，通过增加过流能力来提高功率。

2　通过切割出水边增加过流能力的依据

    水轮机基本方程式为

　　根据动量矩守恒定律，可认为导水机构出口速度矩等于转轮进口速度矩。因此在导水机构出口速度三角形（图1）中有　　

      可认为导水机构出口径向速度V_r0和转轮出口轴面速度V_m2均匀分布，则有

      上式中b₀—导水机构高度；F₂—转轮出口过水断面面积；r₀—导水机构出口半径。可推出，

　　上式明确地反映出叶片出口边几何参数对机组过流能力的影响。当机组导叶开度最大，即α₀为最大值时，水轮机过流能力取决于叶片出水边半径r₂、水轮机过流面面积F₂、叶片出口边安放角β₂等3个几何参数值，其中任何一个的增大都将使转轮过流力提高。

　　
　　转轮叶片设计时，要求从出水边至进水边，相对速度与圆周方向的夹角β的变化规律呈单调增加，这意味着对叶片出口边的切割将使出水边处相对速度与圆周方向的夹角β₂增大；转轮流道从进口到出口呈收缩状态，切割出水边将使r₂、F₂也增大。因此，适当切割叶片出水边可使过流能力增强。
3　叶片切割量的确定方法
　　转轮出水边切割量是个非常敏感的参数，稍有不妥便会使水力效率过分降低，导致流量加大而出力不增力甚至下降，因此，叶片出水边切割量需在理论分析计算基础上结合实践经验才能确定。图3所示为两相邻叶片的出水边部分，图中t为叶片周向间距，即栅距，a₀为叶片开口，可近似认为

　　若将切割前后的微元流量分别以ΔQ₁和ΔQ₂来表示，相应地将切割前后的出口相对速度及叶片开口以W₂₁，a₀₁和W₂₂，a₀₂来表示，则由式（9）推出关系式：

　　式中，a_oi—叶片出水边i个点上的开口值，r_i—从水轮机轴心线至各开口测点间的距离，N所选开口点数量。
　　用（12）式计算加权平均开口，若所选开口点数在下环部分较多，则其值偏大，因下环部分叶片开口大；反之，若所选开口点数上冠部分较多，则其值偏小。准确的计算方法应按下式

　　式中，r_A—叶片出水边与上冠交点半径，r_B—叶片出水边与下环交点半径。

　　实际计算时可作ar在r_A至r_B间曲线，再计算曲线所围的面积。

   I（11）式中开口值用加权平均开口代替，则可得出水边切割前后水轮机过流能力Q₁、Q₂与切割前后加权平均开口值a_o1cp、a_O2cp关系式

Q₁／Q₂＝a_o1cp／a_o2cp（14）

　　据此可求得在期望的过流能力时开口的加权平均值，以进一步确定叶片出水边切割量。
4　结语
　　黄丰水电站的转轮修复及增容改造全部费用4万元，改造后机组最高出力分别达到470kW和480kW，增幅达到14％。运行1年6个月，累计增发电量52．8万kW·h，电价按0．2元／kW·h计，增容改造直接经济效益10.5万元,不到8个月便收回全部成本。