浅谈小型卧式混流式水轮机顶盖空蚀原因及对策

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混流式水轮机转轮泥沙磨损和空蚀破坏的修复

坏的情况，并提出了相应的修复方案，希望对相关人士能有所帮助。
【关键词】水轮机转轮ｉ泥沙磨损ｉ空蚀破坏ｉ修复【中图分类号】ＴＫ７３０．８【文献标识码】Ａ
【文章编号】２０９５ — ２０６６（２０１５）２８ — ００６３ — ０２
的转轮形式多样，各有不同，但是大体结构是相同的，主要包括几个部分：上冠、下环、叶片、止漏环、泄水锥以及减压装置等等．其中叶片的数量一般在１３～１５片左右。水轮机转轮结构
如图１所示。
损造成的较为严重的后果就是使其通流部件的逐渐恶化，特别是水轮机的转轮经过严重磨损之后会造成较为严重的经济相比于冲击式水轮机而言，混流式水轮机的静压水头相性损失。对比较高。并且转速以及效率也较高，所ｓ，Ｘ水电站常常采用混造成水轮机泥沙磨损最为主要的因素包括：含沙水流的流式水轮机．这样可以降低发电机以及整个发电厂房的造价费用转轮是混流式水轮机最为重要的组成部件，它的主要作特性、水轮机流道边壁的材料性能以及当出现磨损情况时水用就是进行相关能量的转换．即将水的动能转换成为机械的轮机实际工作条件等等。在受到泥沙影响较为严重的混流式

浅析水电站水轮机汽蚀产生原因及防范措施

浅析水电站水轮机汽蚀产生原因及防范措施摘要目前我国在运行水电站中，水轮机作为主要的机组部位，其正常运行有效的保证了电力的生产。

但是长久以来，水轮机汽蚀现象对其的影响有增无减，严重影响了我国水电生产。

然后汽蚀现象又是无法避免的，所以我们必须加强对其的防治。

关键词水轮机；汽蚀；原因；措施前言：在本文中笔者首先介绍了水轮机汽蚀的危害，同时通过对汽蚀产生机理的阐述，分析了水轮机汽蚀的破坏作用，并提出了相应的防范措施。

1 水轮机汽蚀的危害水轮机汽蚀对于水电站的危害是比较大的，它不仅影响机组的正常运行，同时也会降低机组的运行寿命。

它主要会对水轮机过流部件、导叶、转轮、尾水管等造成破坏；由于气蚀会扰乱水流的正常运行规律以及能量转换，增加水流的漏损以及水力损失，它会直接降低水轮机的出力和效率；一旦出现严重的气蚀，它将会引起机组的强烈振动、噪音、出力波动，继而造成机组的不安全运行；增加机组的检修频次与复杂性，同时空化与空蚀检修不但增加了钢材的耗费，并且会增加工期，对电力生产有产生严重影响。

2 水轮机汽蚀产生的主要原因在水流能量转换的过程中会出现一种特殊现象，即水轮机汽蚀。

该现象主要是由于水流中不分区域的压力下降至气化压力产生大量气泡，在气泡的生成与溃灭的过程中对水轮机过流部件产生的破坏作用。

其中液体的气化特性是决定气蚀现象的根源。

因为任何液体都是具有一定气化特性的，一旦液体处于相应的物理状态下，非常容易产生汽化现象。

众所周知，由于高温产生的气化现象叫做“沸腾”，但是在环境温度不变的情况下，由于压力下降所产生的汽化现象叫做空化。

水是水轮机的主要工作介质，一般空化压力为0.24mH2O （2.354x103Pa），当水轮机中的压力降低到空化压力时，就会出现汽化现象，那么这是水轮机就非常容易气蚀。

一般在反击式水轮机流道中，受到边界条件变化的影响。

部分流速会增高，继而造成压力下降；由于转轮造成的水流动矩发生改变，会造成转轮叶片背面产生负压。

浅谈水轮机汽蚀及其防治措施

产生汽蚀。
在反击式水轮机的流道中，由于边界条件的变化，局部流速增高致２水轮机汽蚀的防治措施水轮机汽蚀，导致水轮机过流部件表面受到侵蚀和剥落，使过流部使压力下降，或因转轮叶片迫使水流的动矩发生改变，使转轮叶片背面严重时将使叶片破坏，以致转轮不能使用；降低产生负压。由于水中含有约５％的空气及汽核，当压力低于空化压力时，件形成麻点或蜂窝孔洞，水轮机的出力和效率：汽蚀严重时还会引起机组振动和出力波动；同时就会发生空化现象，产生大量汽泡，从而导致汽蚀的发生。也缩短了检修周期。因此必须预防和及时处理水轮机汽蚀。１．２水轮机汽蚀的破坏作用
到了较好效果。．２改进检修工艺方法低，从而使气泡内外的动水压差远大于维持气泡成球状的表面张力，导２采用缩短检修周期、以小修为主的检修方法。在汽蚀初生期及时检致气泡瞬时溃裂。在气泡溃裂的瞬间，其周围的水流质点便在极高的压处理，避免出现汽蚀凹坑。对于破坏性的汽蚀处理，首先将汽蚀部分差作用下产生极大的流速向汽泡中心冲击，形成巨大的冲击压力（其值查、用磨光机打磨平滑，然后再用不锈钢焊条焊接，使焊接后可达几十甚至几百个大气压）。在此冲击压力作用下，原来气泡内的气体的蜂窝状铲除，平整、整齐的状态，再用磨光机打磨光滑，用样板进全部溶于水中，并与一小股水体一起急剧收缩形成聚能高压“ 水核 ” 。而的焊堆呈现出均匀、最后涂上柔性陶瓷，以增加打磨后的部位的光洁度是否达到设后水核迅速膨胀冲击周围水体，并一直传递到过流部件表面，致使过流行控制，能否保持原来的型线等。部件表面受到一小股高速射流的撞击。这种撞击现象是伴随着运动水流计要求，中气泡的不断生成与溃裂而产生的，它具有高频脉冲的特点，从而对过２＿３采用抗汽蚀材料抗汽蚀材料应具有韧性强、硬度高、抗拉力强、疲劳极限高、应变硬流部件表面造成材料的破坏，这种破坏作用就是汽蚀的“ 机械作用 ” 。（２）化学作用。发生汽蚀时，气泡使金属材料表面局部出现高温。这化好、晶格细、好的可焊性等综合性能。目前从冶金和金属材料情况看，高洞水电站在技改种局部出现的高温可能是气泡在高压区被压缩时放出的热量，也可能是只有不锈钢和铝铁青铜近似地兼有这些特性。因此，建议厂家改用了以镍铬为基础高强度合金不锈钢，并采用不锈钢整由于高速射流撞击过流部件表面而释放出的热量。在气泡凝结时，局部中，瞬时高温可过３００ ℃。在这种高温和高压作用下，汽泡对金属材料表面的铸结构制造转轮。在安装运行的多年中，转轮汽蚀较轻。氧化腐蚀作用。２．４改善水轮机运行条件（３）电化作用。在发生汽蚀时，局部受热的材料与四周低温材料之由于水轮机运行在低水头、低负荷的时间较长，导致了严重的空腔间，会产生局部温差，形成热电偶，材料中有微电流流过，引起热电效应，汽蚀。因此，为了改善水轮机的汽蚀状况，我们采取了两项改进措施： ① 产生电化腐蚀，破坏金属材料的表面层，使它发暗变毛糙，加快了机械侵调整水库的调度方式，改变水轮机的运行时间分配，尽量减少低水头运动水压力的增大，另一方面由于汽泡内水蒸汽迅速凝结使压力变得很

水轮机顶盖及控制环磨损问题研究及处理

水轮机顶盖及控制环磨损问题研究及处理摘要：水轮机作为一种重要的水利发电设备，在长期运行过程中，由于受到水流冲击、磨损等因素的影响，其顶盖及控制环常常会出现磨损问题，严重影响水轮机的运行效率和安全性。

本文通过对水轮机顶盖及控制环的磨损问题进行研究，提出了相应的处理方案，希望为水轮机的维护和管理提供参考。

关键词：水轮机；顶盖；控制环；磨损；处理方案水轮机作为一种重要的水利发电设备，其顶盖及控制环的磨损问题一直是工程师们关注的焦点。

顶盖是水轮机的重要组成部分，不仅能够保护水轮机内部部件，还能够调节水轮机的出力和水流的流向。

控制环则是水流进入转轮的关键部位，对于水轮机的运行效率和安全性都有重要的影响。

然而，由于水流冲击、磨损等因素的影响，水轮机顶盖及控制环的磨损问题时常发生，给水轮机的运行和维护带来了不小的难题。

因此，研究水轮机顶盖及控制环的磨损问题，制定相应的处理方案，对于提高水轮机的运行效率和安全性具有重要的意义。

1水轮机顶盖及控制环的磨损问题分析1.1 水轮机顶盖的作用及其特点水轮机顶盖是水轮机的重要组成部分，主要作用是保护水轮机内部部件，同时也能够调节水轮机的出力和水流的流向。

顶盖通常由铸铁或钢板制成，具有较高的强度和耐磨性。

但由于长期受到水流冲击和磨损的影响，顶盖表面会出现不同程度的磨损和腐蚀，导致水轮机的运行效率下降和安全性降低。

1.2 水轮机控制环的作用及其特点水轮机控制环是水流进入转轮的关键部位，主要作用是引导水流进入转轮，调节水轮机的出力和水流的流量。

控制环通常由耐磨合金材料制成，具有较高的硬度和耐磨性。

然而，由于长期受到水流冲击和磨损的影响，控制环表面也会出现不同程度的磨损和腐蚀，导致水轮机的运行效率下降和安全性降低。

1.3 磨损问题的成因分析水轮机顶盖及控制环的磨损问题主要由以下因素引起：水流冲击、磨料颗粒、腐蚀、振动等。

水流冲击是最主要的因素之一，水流的高速流动会对顶盖及控制环表面产生冲击力，导致表面磨损。

混流式水轮机转轮磨蚀处理与防护探讨

混流式水轮机转轮磨蚀处理与防护探讨洪门电厂335000摘要：通过长期对水轮机磨蚀情况的观察，发现混流式水轮机受磨蚀最严重的位置在叶片背面出口靠近下环位置和下环内外表面位置。

通过对造成叶片磨蚀的原因进行分析，我们发现造成磨蚀现象的主要原因是河水中的大量泥沙以及叶片制造工艺粗糙所造成的。

因此我们对大部分的河水水流特性和磨蚀现象进行分析，发现水轮机使用聚氨酯涂层防护、高速氧燃喷漆碳化钨防护、优化转轮设计、减少过机泥沙等磨蚀防护措施，可取得一定的效果。

关键词：混流式水轮机；水轮机磨蚀；防护措施水轮机转轮是水轮发电机机组的重要组成部分，水轮机转轮是整个水轮发电机组的重要组成构件。

在实际工作过程中，水流中的泥沙磨损和空蚀现象是造成转轮损坏的主要原因。

转轮被磨蚀破坏后直接导致水轮机通流部件发生损坏，从而导致水轮机转轮的工作效率降低，同时使得水轮机的电能损失增大，还会使水轮机机组产生振动与噪声，这大大缩短了水轮机机组的使用寿命，同时也缩短了检修周期，以至于消耗大量的人力和金钱，造成一定的经济损失。

1转轮磨蚀的特点和外观特征1.1转轮磨蚀的特点混流式转轮磨蚀严重的主要部位是叶片进水边靠近上冠和下环处、下环内表面和叶片出水边靠近下环内表面处，其中混流式转轮叶片与下环的连接处磨蚀最严重，从进口到出口边磨蚀范围逐渐加大，磨蚀程度逐渐加深，形成一个磨蚀三角区，在这个三角区中，叶片与下环同时磨蚀。

形成三角区磨蚀的主要原因是转轮叶片间的二次回流引起的脱流。

由于叶片工作面与下环内表面的夹角小于90°，在二次回流的作用下，形成脱流涡，使沙粒以较大的冲角打击叶片工作面及下环内侧，此外还是转轮流速最高的区域和焊接影响区域，所以叶片磨蚀最为严重。

1.2转轮磨蚀的外观特征转轮磨蚀破坏最主要的原因是泥沙磨损和空蚀破坏，两种原因引起的破坏形式有所不同。

泥沙磨损的外观特征是表面呈角鳞状波纹、鱼鳞坑、鱼鳞槽，磨损轻微的地方有沿着水流方向的划痕和斑点。

混流式水轮机转轮常见缺陷类型及产生原因分析

混流式水轮机转轮常见缺陷类型及产生原因分析摘要：介绍水电站混流式水轮机转轮的常见缺陷类型，即裂纹、空蚀和磨损，并对其产生原因进行了简要分析，提出一些处理及解决方案。

关键词：水轮机转轮；裂纹；空蚀；磨损；缺陷1 前言水电资源作为清洁能源，是我国能源的重要组成部分，在能源和经济可持续发展中占有重要地位。

我国水能资源理论蕴藏量约为6.76亿kw，可开发容量约为3.78亿kw，居世界首位[1]。

近年来，我国水电事业进入了飞速发展的阶段，然而在水电站的建设及运行中遇到了大量技术问题，其中水轮机转轮作为水轮机的核心部件，承担着将水能转化为机械能的任务。

水轮机转轮在运行中由于受到异常运行情况、水流泥沙冲刷以及转轮设计、制造、材质等方面的影响，往往会产生各种危险缺陷，大大制约了水电站的发展。

本文以混流式水轮机转轮为例，分析了水轮机转轮常见的几种缺陷（裂纹、空蚀、磨损）出现的位置及其产生原因，并提出了对上述缺陷的处理及防护方法。

2 常见缺陷出现位置及类型混流式水轮机转轮由上冠、下环、叶片组成。

转轮叶片分布在上冠与下环之间，转轮叶片上端固定于转轮上冠，下端固定于转轮下环。

轮叶呈扭曲形，各轮叶间形成狭窄的流道，转轮材质一般为不锈钢铸件，转轮叶片通过焊接工艺装配在上冠与下环之间。

混流式水轮机转轮常见的缺陷类型一般为裂纹、空蚀、磨损等三种，一般主要分布在叶片上下端与转轮上冠、下环连接处的焊缝端部（出水边侧和入水边侧），部分空蚀缺陷还会发生在叶片正面（出水侧）及出口下环内壁处，而由于泥沙冲击等原因，也会造成部分叶片边沿及叶片正、背面磨损。

3 缺陷产生原因分析转轮缺陷严重影响水电站的安全运行和经济效益，当缺陷扩大到一定程度后，叶形会有较大改变，进而导致水力不平衡，效率降低，严重的会导致叶片断裂而损坏机组的灾难性事故[2]，为此，本文对转轮缺陷的产生原因进行了简要分析。

3.1 裂纹转轮裂纹一般发生的部位在叶片根部焊缝（包括叶片正面和背面）及热影响区、叶片正面的出水边处。

浅谈水轮机的空化和空蚀机理以及抗空化的措施

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《湖南水利水电｝ｏ８２ｏ年第３期
屈红岗
（新邵县晒谷滩水电站新邵县４２０）２９０
【摘
要】在水轮机运行中，常在空化程度还不足以对水轮机工作特性产生可测影ｖ前，通向空化已
１空化及空蚀机理
１１空化初生．
性等物理性质的影响，时还与气体的扩散、解、传导有同溶热
一
定联系。含气型空穴，压缩过程与蒸汽泡有较大的不同。泡在其气
液体中含有气泡就破坏了液体单一性结构，使连续性受被压缩的过程中将会出现回弹现象空泡在达到最大直径之到影响。实验证明未溶解的气体可以以空腔的形态存在于容前有一较长而连续的发育期，紧接着就以更加迅速地溃灭至器壁上的亚微观、水性的裂缝中。液体中微观固体质点的尺寸接近于零，后又再生一个稍小的空穴。着又溃灭，憎或而接这缝隙中。空化的产生基于液体中存在着大量的溶性气体及蒸种回弹再生的周期明显地重复两次，有重复多次的迹象，并尺
下降，核缓慢膨胀。周围压力降低到汽化压力以下的临界或高于大气压力，轮机导叶处仍发生严重的空蚀。我国云气当水如

浅谈小型卧式混流式水轮机顶盖空蚀原因及对策

浅谈小型卧式混流式水轮机顶盖空蚀原因及对策摘要结合电站实例，文章分析阐述了小型卧式混流式水轮机顶盖空蚀的原因和机理，提出了解决顶盖空蚀问题简单易行、效果显著的相应措施，以达到避免或减缓顶盖空蚀，有效延长检修周期，发挥机组最佳效益的目的。

关键词卧式水轮机顶盖空蚀处理措施小河一级电站中图分类号：tk733.1 文献标识码：a空化与空蚀现象是反击式水轮机在运行中产生的一种特殊现象，它对水轮机及其运行产生了极为不利的影响。

空蚀通常是造成水轮机的转轮、导叶、转轮室和尾水管等通流部件，主要是转轮的破坏。

但在贵州道增桃园小河一级电站装设的小型卧式混流式水轮机中却发生了顶盖的空蚀破坏，而且水轮机顶盖空蚀破坏强度大，造成顶盖大量漏水，水轮机效率下降，最后不得不停机检修，给电站造成不小的经济损失。

1 空蚀情况贵州桃园小河一级电站装机容量为2??600，设计水头103，设计流量1.7，水轮机型号为hla550-wj-68。

机组于2008年并网运行。

机组投入运行以来，每年除丰水季节的三、四个月外，其余时间水轮机均处于非设计工况运行，尾水管中的真空值相当高，且噪音较大。

但机组振动轻微，出力平稳，调速器也工作正常。

运行接近两年时，就发现水轮机顶盖有细小穿孔而漏水，运行到两年半时间，顶盖就有几处较大穿孔，最大孔径约为13，漏水量大增。

停机检修拆下水轮机尾水弯管和转轮后发现，尾水管没有明显的空蚀破坏情况，但顶盖内侧面上有很多空蚀凹痕，空蚀凹痕主要分布于顶盖内侧靠近蜗壳的外圈区域，凹痕深度约为8~12 ，许多凹痕都处于接近穿孔状态，有3处已穿孔。

2 空蚀原因分析桃园小河一级电站利用的龙洞水发电，电站无调节库容，因此一年中流量变化很大。

该电站在设计上不合理，原设计该电站装机容量为3??600 ，1、2号机安装投入运行后发现电站流量无法满足两台机组的需要，后取消了3号机的方案，改为只安装两台机组。

两台机组运行也只有接近四个月时间。

流量可以达到水轮机的设计流量值，其余时间中，平均流量只有额定流量的30%~40% ，水轮机长期处于低负荷的非设计工况运行。

水轮机空蚀与磨损作业指导书

水轮机空蚀与磨损作业指导书一、概述水轮机是一种将水能转化为机械能的装置，常用于发电厂和水利工程。

然而，由于长期运行和使用不当等原因，水轮机可能会出现空蚀和磨损问题。

本作业指导书旨在帮助操作人员了解水轮机空蚀和磨损的原因以及如何进行预防和修复。

二、空蚀问题1. 空蚀现象空蚀指在水轮机叶片表面形成气泡或水蒸汽，并带有高速冲击力的问题。

空蚀的存在会导致叶片表面损坏，降低水轮机的效率。

2. 空蚀原因（1）水质问题：水中含有气体或溶解的气体浓度过高时，易产生空蚀。

（2）进口水速度过高：当进口水速度过高时，会产生负压，导致空蚀。

（3）叶片表面粗糙度：叶片表面粗糙度过大，容易形成气泡，造成空蚀。

3. 空蚀预防措施（1）改善水质：定期对进水管道进行清洗和维护，确保水质符合要求。

（2）控制进口水速度：根据水轮机的设计要求，合理控制进口水速度，避免产生负压。

（3）提高叶片表面光洁度：定期对叶片进行清洗和磨光，降低表面粗糙度。

三、磨损问题1. 磨损现象磨损是指水轮机叶片表面与水流或颗粒物接触时，由于摩擦而导致叶片表面的磨损。

长期磨损会导致叶片减薄、变形和失效。

2. 磨损原因（1）颗粒物侵蚀：水中悬浮的颗粒物会对叶片表面产生冲击和磨损。

（2）水流速度过高：水流速度过高会增加叶片表面与水流之间的摩擦力，导致磨损。

（3）叶片材料不合适：选择合适的叶片材料可以降低磨损程度。

3. 磨损预防措施（1）过滤水质：安装合适的过滤器，过滤掉水中的颗粒物，减少对叶片的冲击。

（2）控制水流速度：根据水轮机的设计要求，合理控制水流速度，避免过高速度引起的磨损。

（3）选择合适的叶片材料：根据水轮机的使用环境和水质情况，选择适合的叶片材料，提高其耐磨性能。

四、维护和修复1. 定期检查：定期对水轮机进行检查，发现空蚀和磨损问题及时处理。

2. 清洗叶片：定期清洗叶片表面，去除附着的沉积物和颗粒，减少磨损和空蚀的发生。

3. 磨光叶片：定期对叶片进行磨光处理，提高叶片表面的光洁度，减少磨损和空蚀的发生。

浅谈水轮机的空化和空蚀

技术报告——浅谈水轮机的空化和空蚀水轮机在运行中存在四大问题：动能指标（流量、出力、转速）、效率、空化性能、稳定性。

在上述问题中，空化、空蚀被喻为水轮机的“癌症”。

所以在水电厂水轮机运行生产过程中空化、空蚀是一个必须注意和避免的问题，我们必须了解其物理性质，然后找到避免和处理的方法。

空化是一种液体现象，固体或气体都不会发生空化。

当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育成空穴，这种现象称为空化。

沸腾也是一种汽化，但沸腾是液体在衡定压力下加热，液体温度高于某一温度时发生的汽化，与空化不同之处就在于沸腾主要是热能交换的过程，而空化可近似看作是一个冷过程。

空化包括了空穴的出生、发育和溃灭。

当液体的压力降到某一临界值时，液体中便会产生空穴，这些空穴进入压力较低区域时，就开始发育成较大的气泡，气泡被流体带到高于压力临界值的区域时就会溃灭。

在空化区，空泡的不断产生又不断溃灭过程中，将产生高频高压的微观水击，由于高频高压的水击直接作用于过流表面，形成机械破坏，长期反复作用形成疲劳破坏。

同时空泡在溃灭时产生高温（可达到300—500摄氏度），与周围介质形成温差，产生温差电势，造成电化学腐蚀，而高温作用下产生氧，并增加其他有害气体的活性，产生腐蚀。

由于以上几种因素的联合作用，加快了过流表面的腐蚀破坏，这就是空蚀。

空蚀是空化的直接结果，空蚀只发生在固体表面。

由以上分析我们知道空化、空蚀的根本原因是水轮机自身产生的低压造成的。

而液体在混流式机组过流管道中低压的形成主要有：1)、翼型绕流：当水流绕流水轮机翼型叶片时，叶片背面的压力往往为负压，当叶片背面压力降低到环境汽化压力以下时，将会出现空化区空蚀水轮机叶片，对水轮机叶片造成破坏，即翼型空蚀。

2）、狭小空隙：当水流流过混流式机组导叶上下断面、立面密封、迷宫环等狭小通道或间隙时，将会导致局部流速升高，压力降低，当压力降低到环境汽化压力以下时，同样会产生空化区，空蚀导叶、叶片等，即间隙空蚀。

水轮机汽蚀的产生与防治对策分析

二、水轮机汽蚀防治对策
在水轮机发生汽蚀以后，不仅机件表面会受到侵蚀，水轮机过流部件也会出现大量麻点，甚至可能造成叶片受损，转轮也会出现无法使用的情况，同时，受损较重的水轮机也会出现机组振动，影响水轮机正常运行。为保证水轮机正常运行，就要做好以下几项防治措施：
第一，采用合理的水电站运行方式。通过长期实践工作得知，水轮机运行工况将直接影响到汽蚀产生，为减少汽蚀带来的不良影响，在水轮机运行的过程中，应做好观察与记录，及时了解水轮机真空表上的数值变化情况，并从中选择最好的工况，防止水轮机经常在低水
第五，选择合适的材料，选用合适的加工工艺。通过研究发现，随着水轮机制造的提升，叶片光洁度的增强，水轮机发生汽蚀的几率也会大大降低。所以，在设计水轮机的过程中应选择优质且具有良好抗汽蚀能力的材料，一般来讲，材料硬度越大、材料的极限拉伸强度越好，水轮机的抗汽蚀能力就越强，所以在选择材料的过程中，应重点考察材料的硬度与极限拉伸强度等，同时关注材料的晶粒密度等。在加工工艺上，最好以钢板模压成型技术为主，这样不仅可以确保叶型精度，还能加强材料晶粒密度，并将高精度机床应用到加工中，这也是保证叶型精准度的有效方式。
第四，调整水轮机转轮水力。由于转轮叶片翼型对水轮机汽蚀有很大影响，所以，要增强水轮机抗汽蚀能力，就要做好叶片翼型设计，以此减少汽蚀系数。对于叶片头部设计来说，一定要注重合理性，在进水边应将半径控制在 0.2 倍到 0.3 倍左右，同时保证叶片背面足够均匀，只有这样才能保证压力分布匀称。由于翼型剖面相对光滑且具有良好的流线，但叶片出水边却很薄，所以在实际设计中应注重流道尺寸的搭配，确保绕流合理，叶片设计也要与水流动规律相符，只有这样才能有效减轻水轮机转轮水力。同时，还要适当改进水管，这也是减少空腔汽蚀的有效方式。

水轮机空化、空蚀的预控与处理

第３卷第３期１２０１２年６月
四
川
水
力
发
电
Ｖｏ．１３１．Ｎｏ３．
ＳｃｕａＷａｅＰｏｒｉｈｎｔｒｗｅ
Ｊｎ，２ｕ．２０１
水轮机空化、蚀的预控与处理空
贺文静
（四川嘉陵江新政航电开发有限公司，四川仪陇６７７）３６６
ｍ经计算认为其属于Ｉ级轻微空蚀程度，轮ｍ，转体其余部分和转轮叶片未见空蚀现象。为避免继续运行导致空蚀程度扩大，响机组安全运行并影增大处理难度和费用，及时采取预控措施。须
２原因分析
年度检修时，对空蚀区域采用涂抹环氧树脂配方剂的方法进行处理；有必要，机组大修若在时，在空蚀部位采用不锈钢焊条（Ｈ２７堆焊ＣＲ３）
表１水轮机参数表
汛期水量丰富时，时间的高负荷运行（短发电机出口最大功率约为１．０５ＭＷ）以及枯水期低尾水位运行加快了水轮机转轮叶片根部与转轮体之间狭小通道的水流速度。按原理推论，高负荷
收稿日期：０２０－１２１－１１
为使处理效果更佳，环氧树脂中加人了增在塑剂、固化剂以及适当的填料并均匀混合。环氧树脂的配方如表２所示。
４２基本工艺．

ＳｈｎａｒｏｅｉｕｔｗｃａＷｅＰｒ困

浅谈水轮机汽蚀的产生、危害及预防

水能经济浅谈水轮机汽蚀的产生、危害及预防陈德润【摘要】水轮机的汽蚀严重的危害了水轮机的正常运行，在实际运行过程中我们应根据可能产生汽蚀的原因进行预防，对已产生汽蚀的机组应找出汽蚀原因并加以防止和检修，确保水轮发电机组的正常运行，保证供电质量的可靠。

【关键词】水轮机；汽蚀；翼型；空腔；间隙黔南布依族苗族自治州水利水电勘测设计研究院　贵州都匀　5580001、前言水轮机作为水力发电站中将水能转变为电能的主要设备，其使用性能的好坏将影响着整个电站的正常运行，但是在水轮发电机组实际运行过程中，由于受到很多因素的影响，常常导致水轮机发生了严重的汽蚀，造成了机组出力减小、振动加剧、影响正常运行等。

因此，加强对水轮机汽蚀的预防控制是非常有必要的。

以下本文通过结合自身多年的工作经验，针对水轮机的汽蚀形成原因及产生的危害作了阐述，同时总结出了一些相关有效的预防措施。

2、水轮机汽蚀的产生根据汽蚀在水轮机中发生的部位不同，一般有翼型汽蚀、空腔汽蚀和间隙汽蚀及局部汽蚀等几种。

1)翼型汽蚀：翼型汽蚀它主要是由于轮叶翼型的形状所引起的。

反击式水轮机的转轮叶片，沿流线方向的截面为空气动力型，水流绕叶片流动使其正面和反面造成压差，从而使转轮获得力矩，一般叶片正面大部分为正压，叶片背面为负压。

如果叶片背面压力降低至汽化压力时，就发生翼型汽蚀，产生大量汽泡，破坏水流正常连续性流动，导致机组出力和效率的降低。

另外，由于轮叶制造材料质量不良，形状不对及表面不光等，产生的翼型汽蚀将使轮叶形成蜂窝状孔洞，如不及时检修．可导致轮叶击穿而破坏。

翼型汽蚀一般发生在叶片背面出水边下半部靠轮环处和叶片背面与轮毂靠近处。

2)空腔汽蚀：空腔汽蚀它是由于在尾水管内的水流旋转，使中心空腔处形成了真空而造成的。

主要原因是由于水轮机在非设计工况下运行(在水轮机出力的5％限制线以外时)，破坏了水轮机的法向出口，产生了脱流和旋涡，再加上整个转轮出口的旋转水流，在转轮出口和尾水管进口形成一个涡带，其中心产生很大压降，当降至汽化压力时，便产生了空腔汽蚀。

浅谈水轮机的空蚀及防治

※农机水利2017, V ol.37, No.13 49农业与技术浅谈水轮机的空蚀及防治李修文（桐城市牯牛背水库管理处，安徽桐城 231460）摘要：文章分析了水轮机产生空蚀的原因与危害，从设计制造、运行和检修3个方面采取措施。

关键词：水轮机；空蚀；防治；措施中图分类号：TK73 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732020出现放电等现象，对水轮机运行的稳定性产生影响。

1.3 间隙空蚀水浪通过通道比较狭窄或为间隙时，由于升高局部流速，降低压力，达到汽化压力后，产生间隙空蚀，水轮机如为反击式，导叶端部、轮转止漏环的间隙出为间隙空蚀的发生位置。

通常，间隙空蚀发生后，并不会较大范围的造成破坏，但其在运行时的表现比较突出。

受到间隙空蚀的影响，破坏会发生在轮转室、叶片周缘等位置。

2水轮机空蚀的防治是否产生空蚀主要取决于水轮机结构性能、生产工艺以及运行工况等，防治水轮机的空蚀主要采取以下3个方面的措施。

2.1 设计制造方面2.1.1 设计合理的翼型尽可能地提高抗空蚀性能。

为改善翼型，使转轮叶片呈光滑的流线形，应尽可能使叶片上压力分布均匀并缩小低压区；叶片上特别是背面不应存在“鼓包”，使水流平顺；叶片出口应造得较薄，整个过流道的几何尺寸比例应合理，叶片数目不能过小。

运行实践证明，合理的可减少空翼型设计。

2.1.2 提高制造工艺水平选择合理的转轮材料转轮叶片铸造与加工后的型线，应尽可能与设计木模图一致，保证原型与模型水轮机几何相似。

在运行水轮机中，有于模型设计中翼型不合理而使原型水轮机空蚀严重的情况，铸钢质量对空蚀影响很大，为了提高转轮抗空蚀能力，采用不锈钢抗蚀材料制造转轮，以减缓侵蚀速度。

在制造中加强铸造及加工工艺的检查，保证翼型型线准确，减少表面凹凸不平度和高的表面光洁度，使叶片符合设计的翼型，能有效地提高抗空蚀能力。

2.1.3 安装方面桐城市牯牛背水库二级电站为引水式电站，装机容量2×200kw ，水轮机型号为ZD560—LMY —60，转轮叶片装置角ψ =+10°，设计发电流量2.22m 3/s ，设计水头8m ，最高水头12m 。

水轮机抗空化和空蚀措施

水轮机抗空化和空蚀措施摘要：水轮机空化和空蚀现象是不可避免的，但如果能够综合设计、制造、选型、运行以及检修各方面的考虑，深入分析与总结其防范措施，是可以在一定程度将其降低的。

故笔者结合多年现在经验，对这一部分内容进行了总结，以供参考。

关键词：水轮机空化空蚀Abstract: Turbine cavitation and cavitation phenomenon is inevitable, but if can integrate design, manufacture, selection, operation and maintenance of various aspects to consider, the thorough analysis and to sum up the preventive measures, is in a certain degree can reduce the. So the author combined with years experience now, for that part of the content is summarized, and for reference.Key Words: turbine cavitation erosion前言：一般来说，水轮机内完全避免发生空化和空蚀现象是不可能的，这是因为合理地确定水轮机的吸出高度，只解决了翼型空蚀问题，并没有解决空腔空蚀和间隙空蚀的问题。

另外，按照完全避免发生空蚀的条件来决定吸出高度也不合适，如果真这样做，将导致电站开挖量的急剧增加，使得经济上很不合理。

最后就空蚀系数本身来说，因为影响它的因素较为复杂，直接用理论计算或直接在叶片上测量均由困难。

目前是根据效率突然降低的模型试验方法来决定空蚀系数的。

实际上，空化和空蚀现象在效率突然下降前早已发生，效率突然下降，说明空化和空蚀已发展到了相当严重的程度。

混流式水电站水轮发电机组的常见故障与维护

混流式水电站水轮发电机组的常见故障与维护摘要：随着能源需求的增长，为调节供需矛盾，国家投资兴建了各种类型和规模的水电站，混流式水电站为其中的一种。

在此类水电站中水轮发电机组为关键设备，其机组构成复杂，任何部件出现问题均会影响其运行状态。

很多混流式水电站水轮发电机组都伴随着转轮裂纹、顶盖积水等故障，增大了机组的运行风险，影响了水电站的正常运行。

基于此，本文针对混流式水电站水轮发电机组的常见故障展开了分析，提出了可行的维护措施，有利于提高机组运行效率。

关键词：混流式水电站；水轮发电机组；故障；维护水电站为我国相对常见的项目，许多都为混流式水电站，这类型水电中配备了多种设备，促进了水力向电力的转换，实现了电力生产方式的变革。

水轮发电机组作为混流式水电站中的核心构成，其承担着重要的生产任务，为保障水电站的正常工作，该机组必须保持最佳的运行状态。

目前许多混流式水电站都越发重视水轮发电机组的故障处理、日常维护，展开了一系列的工作创新，未来各水电站需根据其水轮发电机组的故障类型、原因及特征，构建更为科学的维护与检修工作体系。

1.混流式水轮机常见故障1.1混流式水轮机转轮出现裂纹的原因分析转轮裂纹为水电站比较常见的故障，此类故障一般由以下因素所导致：（1）转轮焊接不佳。

混流式水轮机转轮可选择的型号或者水头相对较多，不同转轮存在构造、制作材料、加工工艺差异。

水电站内的转轮大部分都为焊接形成，转轮的上冠、叶片、下环均为独立制作的零部件，不同零部件最终通过焊接组装形成整体性结构。

这一方式的经济性突出，且材料用量大大减少，但对焊接质量的要求较高，如焊接工艺不达标，识别会引发转轮裂纹[1]。

（2）转轮变形。

水轮机运行中如转轮受到外部作用力，可能发生或大或小的变形，而此同样会加剧裂纹的形成。

如转轮叶片本身的强度分布不均，局部位置脆弱，在转轮运行时可能导致局部较大的负荷压力，在持续作用下也将使转轮出现裂纹。

（3）超负荷运转。

峡山水库水电站小型卧式混流式水轮机顶盖与叶片气蚀的原因与防范

峡山水库水电站小型卧式混流式水轮机顶盖与叶片气蚀的原因与防范峡山水库水电站小电站共有三台160Kw发电机组，设计水头10米，设计流量1.5。

机组于2006年并网运行。

机组运行以来，每年除丰水季节的三、四个月外，其余时间水轮机均处于设计工况运行，机组出力平稳，调速器也正常工作。

运行八年来，运行状况一直良好。

但是，今年在运行过程中，小电站3#机组却发生了顶盖和叶片的气蚀破坏，而且水轮机顶盖和叶片汽蚀破坏强度大，造成了水轮机效率下降，发电效率达不到50%，最后不得不停机检修，打开水轮机顶盖一检查，发现水轮机顶盖及叶片严重气蚀，给电站造成不小的经济损失。

那么水轮机气蚀是怎样产生的呢？又如何防范？水轮机气蚀是流体动力学的一种现象，水体在汽化时产生水泡，这些气泡的形成、发展、溃裂及对过流表面所产生的物理化学作用称之为气蚀，气蚀是水电站运行管理中普遍存在而又突出的技术难题，很多专家在不断的探讨。

一般认为，水轮机气蚀主要是由于其内部水流压力降低引起的。

当水轮机中某一局部区域流速增高而压力降低到水的汽化压力时，就会因水的汽化而产生大量气泡。

这些气泡进入高水压区时，会被迅速压缩而溃裂，在气泡溃裂时即伴随着发生强大的冲击压力。

同时气泡被压缩溃裂时要释放能量，这些热量和冲击压力对金属表面的反复冲击会产生局部高温（可达数百度），加之水流掺气而使气泡中还有一定的气体，就会使金属表面起氧化作用。

由于气泡的不断产生和溃裂，使机体受到瞬间的反复的冲击力，当超过材料的抗疲劳强度时，就使机件产生剥蚀，表面产生麻点，甚至在某些部位被穿透而形成空洞。

气蚀初生的压力高低随着水温和水中的含气量多少而不同，水温越高水中含气量越多，汽化压力越大，即水越容易汽化，气蚀也越容易发生。

气蚀按照发生的部位情况，水轮机气蚀可分为四种类型，即叶型气蚀、空腔气蚀、间隙气蚀、其他部位脱落引起的气蚀。

根据峡山水库水电站小水电3#机组缺陷的情况来看，是典型的叶型气蚀和间隙气蚀造成的。