基于中小型轴流式水轮机易磨蚀部件维修和防护措施研讨

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浅谈我处小水电站水轮机空蚀磨损及防护

科技资讯科技资讯S I N &T NOL OGY INF ORM TION 2008NO.06SCI EN CE &TECHNOLOGY I NFORMATI ON 工业技术我处在霍尔果斯河岸边修建了四座径流式小水电站,四座小水电站在运行期间,其水轮机因空蚀磨损所造成的破坏程度却大不相同。

有的电站虽运行时间短,但空蚀磨损却相当严重,造成大修周期缩短,检修期长且工作量大,不仅引起水轮机效率的下降,能量损失,同时还影响到机组的稳定性和安全性;有的电站虽然运行多年,但空蚀磨损却很轻,过流部件基本完好,水轮机仍能达到额定出力。

针对上述情况,我们对我处水轮机空蚀磨损严重的成因进行了深入分析研究,查找原因,采取措施,进行综合防治,包括从材料、技术、工艺和改善运行条件等方面,以大大减轻水轮机空蚀磨损破坏程度,取得了可喜的经济效益。

现浅谈如下:1我处小水电站水轮机空蚀磨损的主要情况及因素我处小水电站水轮机空蚀磨损最为严重的是霍河电站(水轮机型号H L 220-WJ-71,工作水头H =60.33m,n=750r/min ,单机额定流量Q=4.25m 3/s),次之为红卡子二级电站(水轮机型号为H L220-W J-60,工作水头H =34m ,n=750r /m in ,单机额定流量Q=2.25m 3/s);而红卡子一级电站(水轮机型号H L 240-W J -71工作水头H =22m ,n=500r/min,单机额定流量Q=3m 3/s)虽已运行25年之久,红卡子三级电站(水轮机型号H L240-W J-71,工作水头H =22m,n=600r /min,单机额定流量Q=3m 3/s),也已运行12年,但水轮机过流部件的空蚀磨损却很轻,到目前为止水轮机运行状况良好。

霍河电站水轮机过流部件损坏严重的是转轮、底环、尾水弯管及水轮机主轴止水部位,以上部件一般累计运行6000h 就必须进行大修。

转轮下环处吃偏,内侧形成较大的鱼鳞状凹坑,叶片(不锈钢)背面出水边变薄个别处发生窜孔,水轮机底环外侧间隙不均匀地扩大,与转轮的最大间隙达到10m m,尾水弯管上部法兰盘内则一周有近宽10mm 、深12mm 的沟槽,补气装置严重损坏,水轮机组有振动现象,出力下降10%左右。

水轮机过流部件磨蚀问题的研究与防护

水轮机过流部件磨蚀问题的研究与防护小水电2006年第1期(总第127期)技术交流水轮机过流部件磨蚀问题的研究与防护熊茂涛卢池杨昌明(西华大学能源与环境学院四川成都610039)陈次昌(西南石油学院四川成都610500)【摘要】针对我国高含沙水流中运行的水轮机组的过流部件的磨蚀这个长期存在的疑难问题,开展研究工作,在分析水轮机过流部件泥沙磨损,空化破坏各自的磨损机理,特点,影响因素,预测模型等的基础上,总结出水轮机过流部件的磨蚀主要是泥沙磨损,空化破坏及它们的联合作用,提出水轮机过流部件磨蚀的主要防护措施,为最终解决水轮机过流部件磨蚀问题提供了理论依据.图6幅,表1个.【关键词1泥沙水轮机磨蚀机理磨损空化l引言我国水能资源丰富,据2000年的数据,我国可开发水能资源为4.1324亿kW,2000年末我国水电装机总量达到75OO万kW,占全国总装机容量的24%_1】.同时我国河流的特点之一是含沙量大,年平均输沙量在1000万t以上的河流就有115条,每年直接人海泥沙总量达到19.4亿t[2】.因此在我国的水电开发中,存在着突出的泥沙问题.据不完全统计,在我国建成的装机7500kW以上的各类型大中小水电站中,有泥沙磨损的约占4o%[3J,由此产生的磨损,空化破坏严重,不仅影响了水电机组的安全经济运行,造成巨大的经济损失,而且威胁电网的安全运行,成为水电生产中急待解决的难题.表1为我国部分大型水电站水轮机磨蚀情况,其他河流上的水电站也存在着严重的磨蚀问题(见表1).表1我国部分大型水电站水轮机磨蚀简况河名,水电站名水轮机泥沙磨蚀情况90%的泥沙通过机组下泄,过机含沙量多年平均值为1.60ks/m3,汛期多年平黄河,刘家峡箬车翁簇赣嘉篷l泥沙大增,磨损,空化破坏空前加剧….多年平均含沙量为1.2kg/m~,最大含沙.…量1O.5kg,m3,水轮机转轮采用长江,葛洲坝0Crl3Ni4Mo和0Crl3Ni5Mo不锈钢铸造. 首台机组运行两个汛期就发现明显的磨损,空化破坏….1983年汛期后,沉沙库容所剩无几,过大渡河/龚嘴机泥沙数量猛增,水轮机开始进入严重的磨蚀损坏期.基金项目:国家自然基金项目资助(NO.90410013)由于磨蚀问题的复杂性和研究手段的制约,磨蚀的破坏机理至今看法不一.有鉴于此,通过分析水轮机泥沙磨损,空化各自的破坏机理,总结出高含沙水流中水轮机过流部件磨蚀机理及主要防护措施,为解决水轮机过流部件的磨蚀问题提供理论依据,对于提高水电站的经济效益和延长机组寿命,促进国民经济的发展有着极其重要的意义.2水轮机磨蚀破坏特征2.1水轮机的泥沙磨蚀携带泥,沙,石的高速水流,在通过水轮机流道时,对水轮机过流表面产生的破坏称之为磨蚀.通常情况下水轮机某一过流表面局部的破坏,往往不是单一因素造成的,多数情况下,它包括泥沙磨损和空化破坏及其联合作用.2.2水轮机过流部件的磨蚀部位及其特点1)混流式水轮机:叶片正面磨蚀表现为上轻下重,叶片正面靠进水边的边缘磨蚀一般较严重;下部靠出水边出现沟槽和锯齿状;叶片背面亦是普遍磨蚀,尤其是叶片下部靠近下环处和叶片出水边靠下环转弯处,均出现针孔,鱼鳞状凹坑等.图1为轴流式水轮机转轮叶片磨损情况示意图(见图1).圈1轴流式水轮机转轮叶片磨损情况示意图3l?技术交流SMAILHn)R0POWER2006Nol.TotalNo127 图2混流式水轮机转轮磨损部位示意图2)轴流式水轮机:叶片正面靠出水边缘特别是叶片外边缘,叶片背面亦严重磨蚀;转轮室下部半球形部分,转轮体及泄水锥的外表面等出现磨损.图2为混流式水轮机转轮磨损部位示意图(见图2).3)冲击式水轮机:引水管道,针阀,水斗内表面和喷嘴环等处容易受到泥沙磨蚀.3磨损破坏机理研究3.1磨损理论水轮机工作水流中含有泥沙颗粒时,具有一定动能的坚硬沙粒将有可能垂直冲击水轮机部件的过流表面的金属材料,材料在沙粒的冲击压力下,产生弹性变形,进入塑性流动状态.此后,表面弹性变形部分将恢复,而塑性变形被保留,形成冲击凹坑.在凹坑边缘有塑性变形中挤出的材料堆积物在沙粒不断冲击下,堆积物将重新受挤压变形和移位而有可能从材料表面剥落.同时,在合适的沙粒冲击角度下,堆积物易受剪切折断,形成材料的磨损量.某些金属有很强的冷作硬化能力,具有较高的硬度和脆性,可能产生变形裂纹.在足够的冲击能量下,冲击凹坑边缘和坑壁就常可能存在径向裂纹,即使沙粒冲击能量较小,不足以直接产生材料剥落,但经过长期反复冲击,也会导致材料的疲劳剥落.上述即为金属表面受沙粒冲击后,因弹一塑性变形引起的微体积损失过程,称之为变形磨损. 当沙粒以小冲角撞击材料表面,接触点很小的面积上将集中很高的压力.此冲击压力的垂直分量使沙粒压人材料表面.同时,沙粒在小冲角下有较大的水平动能分量,将使其沿大致水平于材料表面的方向移动.材料在沙粒尖角水平移动时.产生接触点的横向塑性流动,切出一定量的微体积材料. 这种材料的微体积损失称为微切削磨损.高含沙水流中含有不同形状的沙粒,流动也表-32-现为紊流形态,沙粒颗粒群体的运动方向可能是任意的,因此,高含沙水流中水轮机过流表面的实际磨损过程为上述变形磨损和微切削磨损的复合作用引.3.2泥沙磨损的破坏形态破坏轻微处有沿水流方向的划痕和麻点;严重时,表面呈波纹状或沟槽状,并常形成鱼鳞状凹坑;磨损强烈发展时,可使过流部件穿孔,成块崩落.磨损有明显的方向性,与水流特征一致;磨损表面密实,呈金属阴暗光泽L4J.3.3水轮机泥沙磨损的影响因素泥沙对磨损的影响因素:沙粒的特征,包括颗粒尺寸,硬度,形状等;含沙水流的特征,包括相对速度,冲击角等;金属材料的特征,包括硬度,韧性,破断强度等;水轮机的设计,如负荷选择,水头变化频率等等(见图3-5).圈3水轮机磨损的影响因素3.4水轮机泥沙磨损的预测水轮机过流表面的磨损行为十分复杂,到目前为止还没有一个公认的,普遍适用的机理和公式可以预}贝5水轮机材料的抗磨损性能.其中Finnie的微切削模型在验证塑性材料的冲蚀磨损规律方面有较好的效果L6】.cM厂(D)-r.式中:为冲蚀磨损量(kn);M为沙粒颗粒的质量(kg);U为沙粒的速度(rrds);P为金属材料的屈服应力;c为经验系数;a为入射角.国外,已有水轮机制造厂(如伏依特公司)利用TASCflow等商用软件计算泥沙颗粒运动轨迹,并预测泥沙磨损.但是,其颗粒运动轨迹计算量有限,不能得出分散相运动特性,预测泥沙磨损还需小水电2006年第1期(总第127期)大量经验数据.4空化破坏机理研究4.1空化理论空化存在两种物理变化过程:水流在流道里高速运动过程中,速度和压力都会变化.当速度增加压力降低时,水流中就会产生气泡,气泡集中的区域叫空穴,这种变化叫空化;挟带气泡的水流在高速流动过程中当速度降低压力增加时,气泡就会溃. 灭,气泡溃灭时会产生高温高压的微射流,靠近流道边壁的微射流长期对边壁作用,就会使边壁的固体物质产生疲劳破坏,使材料大量流失,这种变化过程叫空化.对流道边壁产生破坏作用的是后一种物理变化….图4为微射流引起的空化示意图(见图4).圈4微射流引起的空化示意图4.2空化的部位与特点空化破坏常常会出现在叶片的背面等低压区.轻微的空化使过流表面失去光泽而变暗,进而发展为麻点,麻面,针孔状等;较重的空化使表面变得十分疏松成为蜂窝状;空化严重时转轮叶片出水边较薄的地方就会穿孔,甚至整块脱落,过流部件很快就破坏失效.4.3空化的影响因素影响空化的因素主要是:硬度,断裂应变能,韧性及材料的抗腐蚀性能,流体速度,工件的表面粗糙度,流体的温度和气体含量等.但由于目前尚没有完全掌握空化机理,还不能准确预测各类材料耐空化性能.4.4水轮机空化的预测目前仍没有一种非常完善的评判水轮机空化状态的标准,尤其水轮机在实际运行过程中,无法直接确定其叶片的空化破坏程度,极大地制约了水轮机状态检修技术的发展.通常水电厂都是根据水轮技术交流机实际运行吸出高度的大小,能量特性的变化及振动状况来判断水轮机的空化状态,但这仅仅是一种趋势性分析,并没有确定的标准可依哺].5泥沙磨损,空化联合作用泥沙磨损和空化联合作用,就是含沙掺气高速水流产生的复合磨损破坏(即为磨蚀),其原理是:高含沙水流以混合体(压力水携带泥沙颗粒)高速冲击水轮机过流部件,其冲击强度随气泡大小可达上千个大气压,造成复合形式的磨损.其中,有气泡的空化,也有高速水滴和泥沙颗粒的冲蚀磨损及其交互作用.在水轮机过流部件的磨蚀破坏过程中,当水流中气泡爆裂产生的带有巨大冲击波的微射流射到泥沙颗粒上时,就使得泥沙颗粒从微射流上得到了速度.受到微射流冲击的泥沙颗粒由于微射流的速度远大于悬移质的速度,所以泥沙颗粒一般是以旋转状态沿着接近微射流的方向高速前进,旋转着的高速沙粒与边壁相遇时,金属材料除了受空化产生的脉冲式法向应力的重复作用外,还受泥沙颗粒的非法向力的切削作用.材料表面气泡溃灭时产生的微射流除直接蚀损材料外.还以冲击波的形式作用于泥沙颗粒上,极大地增加了泥沙颗粒的冲击速度,提高了对材料的切削作用,致使材料表面出现麻点,麻面,凹坑,甚至使泥沙颗粒嵌入材料表面形成凹凸不平,从而改变材料表面的平整度.当沙粒有锐利的棱角时,其切削作用则更加明显.这种切削作用使得金属表面的氧化膜不断受到冲击而产生崩落,既而引起水中腐蚀性介质对金属表面的进一步侵蚀.大量试验表明,含沙水流由于泥沙裂隙挟带气泡进入水流中,增加了水中气核,促使气泡初生提前发生.但气泡初生后,含沙水流对从气泡生长,溃灭到对过流表面的破坏机理,尚存在较大分歧.一般认为磨损促进了空化,空化又促进了磨损,但哪一个起主导作用尚未完全搞清楚.图5,图6即为葛洲坝水电站水轮机叶片典型的磨蚀表面,显示出分布规则的鱼鳞坑[6].这种磨蚀表面形貌与纯泥沙磨损和纯空化破坏得到的磨损表面有非常巨大的差别.说明我国高含沙水流中水轮机的磨蚀机理既不是简单的泥沙磨损也不是纯粹的空化破坏,而是泥沙磨损和空化联合作用对水轮机过流部件的破坏作用.33?技术交流SMAIHu)R()POWF~2O06Ⅳ0,TotalNo127 图5被严重磨损的叶片边缘6泥沙磨蚀防护措施6.1水电站的排沙措施与运行方式合理排沙,减少过机沙量是有效减轻水轮机泥沙磨蚀的重要措施.水库在设计时,就应该做好枢纽布置及科学调度的规划,以减少通过水轮机的泥沙.我国已总结出许多减少水库淤积,延长水库寿命的措施,包括在流域内大力开展水土保持工作; 合理布置电站取水口;设置导沙坝,冲沙闸,沉沙池等排沙设施.另外,利用水库采取调水调沙,蓄清排浑,泄洪排沙,异重流排沙等方式,都是行之有效的.6.2水轮机设计参数的合理选择水轮机设计参数选择时应考虑适当降低参数水平,特别注意控制降低水轮机转轮出lZl的相对流速,以达到最优比转速.同时采取水轮机转轮叶片的优化设计,考虑加大导叶分布圆的直径,选择合理导叶翼型,转轮叶片外缘加装裙边等措施.在转轮结构设计中,应注意提高部件的互换性,保证部件容易拆卸,修理和更换,以提高工作效率.6.3水轮机的制造和防护水轮机转轮采用0Crl3Ni4Mo,0Crl3Ni5Mo和0Crl3Ni6Mo等抗磨蚀性好的高强度不锈钢铸造, 特别是提高制造水平和质量,保证加工精度和表面光洁度.水轮机的防护采取材料表面物理强化技术,改性环氧金刚砂涂层,聚氯酯涂层,金属陶瓷涂层,喷涂超高音速WC,喷焊SPHG1焊条,堆焊GB1,A132焊条等先进技术和材料.6.4电站的检测,维修手段水电站要加强各种技术资料的收集和积累,加强水电站检修手段的研究和配置,提高检修质量, 采用叶型测绘修形,智能专家系统,坑内水轮机修复机器人等先进设备和措施.7结束语由于水轮机过流表面的磨蚀机理复杂,影响因素众多和研究手段的制约,目前对磨损,空化双重34?图6水轮机磨损表面的鱼鳞坑作用下的过流表面快速损坏机理的认识还不足以得到实用性强的水力抗磨耐蚀优化设计方法,有待于深入研究.近年来随着扫描电镜,电子探针,x射线衍射和能谱分析等现代化测试手段的出现,磨蚀问题的研究进入到微观程度,把磨蚀的宏观形貌和微观过程相联系,通过微观破坏形貌判定磨蚀机理,使人们对磨蚀机理的认识又推进到了新的高度.通过对水轮机过流部件表面的磨蚀机理研究,认识磨蚀损坏本质,进行水轮机泥沙磨蚀的预估和防护.可以对水轮机进行水力抗磨耐蚀优化设计提供依据和手段,对于最终解决水轮机过流表面磨蚀问题具有重要的意义.参考文献:[1]段生孝.我国水轮机空蚀磨损破坏状况与对策[A].天津:水机磨蚀论文集.2001,11—15.[2]王志高.我国水机腐蚀的现状和防护措施的进展[J].水利水电工程设计,2O02,21(3):1.[3]顾四行.我国水轮机泥沙磨损问题回顾[A].天津:水机磨蚀论文集.2001,20—21.[4]段昌国.水轮机沙粒磨损[M].北京:清华大学出版社.1981,9—14.【5]GreinH,Sehac~nmamA+SolarProblemofAbrasionin HydmclccmcMachinery[J].WaterPower&DamConstrue- tion,1992,(8):19.[6]李健,彭恩高,白秀琴,周燕,孙家峰.水轮机过流部件的磨损问题[J].材料保护,2004,37(7): 44—46.[7]薛伟,陈昭运.水轮机空蚀和磨蚀理论研究[J].大电机技术,l996,(6):46—47.[8]徐朝晖,陈乃祥,吴玉林,周兵.水轮机空蚀破坏估算法[J].华东电力,2002,(8):75.■熊茂涛(1976一),男,硕士研究生,工程师,主要从事水轮机空化与泥沙磨损理论和数值模拟研究工作. Dnail:********************陈次昌(1948一),男,工学博士,教授,博士生导师,主要从事流体机械研究工作.。

浅析水轮机冲蚀磨损规律及抗磨措施的研究进展

浅析水轮机冲蚀磨损规律及抗磨措施的研究进展【摘要】水轮机内部过流部件的冲蚀磨损是影响系统应用效果的重要因素，在具体应用过程中需要根据实际变化趋势，按照固定的应用形式对其分析，进而达到理想的应用效果。

基于水轮机应用的重要性，在实践应用过程中必须了解磨损规律，并根据现有发展体系的研究形式掌握进展要求。

过流部件的冲蚀磨损系数和数值是影响其应用效果的重要因素，因此必须掌握其应用效果。

并按照固定的程度对其进行分析。

本文将以水轮机冲蚀磨损规律为研究点，结合实际情况，探究切实可行的抗磨控制措施。

【关键词】水轮机；冲蚀磨损规律；抗磨措施工程机械内部过流部件的应用效果是影响整体应用情况的重要因素，受到多种因素的影响，其造成的危害比较大，因此会带来比较大的经济损失。

根据在T.S.Eyer的估计结果，必须根据工业生产的实际要求，确定磨损系数，尤其是涉及到在固态和液态工况的要求下，冲蚀磨损是机械材料应用过程中比较突出的一种形式，在水利应用系统中占据重要的地位。

由于我国河流含沙量比较大，因此泥沙冲蚀磨损的发生几率比较大，如果控制不当，会对整体操作系统造成严重的影响。

1 水轮机冲蚀磨损规律分析基于该应用系统的差异性，在具体应用过程中必须根据其内在特点，选择适当的应用形式，其次要掌握其中存在的规律，如果存在异常情况，则需要根据实验结果对其进行分析。

1.1 彼此反作用比较强基于水力发电系统的特殊性，在应用过程中为了降低其整体影响要素，必须对可靠性和稳定性进行合理的分析。

由于水轮机容易受到外力因素的影响，甚至会降低本身工作效率，在发展应用过程中需要及时对应用系统进行监测。

1.2 明确介质类型在磨损的过程中，基于水轮机的磨损问题，在具体应用过程中要按照固定的应用程序观察机械的应用效果，基于其复杂性，要明确介质的关联因素。

水是重要的介质，必须按照固定的磨损程序和形式对其分析，便于后续的处理工作[1]。

2 水轮机磨损规律试验分析基于其应用系统的设计效果，在应用阶段必须根据其整体效果对实验形式进行合理有效的分析，进而明确发展规律。

水轮机磨蚀与防护措施的研究

水轮机磨蚀与防护措施的研究作者：刘敏来源：《科技传播》2012年第22期摘要水轮机磨蚀一直以来困扰着水电站的安全运行，本文阐述了水轮机磨蚀的类型，并对磨蚀规律及成因进行分析，提出了关于过流部件涂层防护、优化水轮机设计和减少过机泥沙等一系列抗磨蚀的防护措施，提高水轮机的抗磨蚀能力，更好的地确保水轮机组的安全稳定运行。

关键词水轮机；磨蚀；防护措施；过流部件中图分类号TK730 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0074-021 概述水力资源是我国最为丰富的自然清洁能源，我国的水电装机总容量目前为世界首位，已经突破2.3亿千瓦，为国家的经济发展提供了有力保障。

在使用水力发电的过程中，水轮机会受到泥沙、气蚀及水流中腐蚀性物质的磨蚀，而水轮机的出力及其使用年限都会受到水轮机磨蚀的影响，并进而影响电站的效益以及电站的安全运行。

如何防护水轮机的磨蚀一直是我国许多水电站的一个重大课题，多年来许多科研人员对此进行了大量的研究工作。

2 水轮机磨蚀的原因分析水轮机的磨蚀是在常年的运行过程中慢慢积累下来的。

目前我们已经探明泥沙磨损、气蚀破坏、耦合作用等是水轮机产生磨蚀的主要原因。

2.1 泥沙磨损河水中包含的泥沙会对水轮机的过流部件造成磨损破坏，这就是泥沙磨蚀。

水流的含沙特性、过流部件的材质、水轮机的工作条件等都是导致该种磨损产生的主要因素。

河水中不可避免的带有大量的沙质，水轮机在高速运行过程中，含沙水流会不断冲刷部件表面，会不断摩擦形成切削效果，特别是当部件的较弱或有缺陷的表面区域被坚硬、尖利的沙粒冲刷后，更容易对金属表层产生切削，日久天长、不断磨损。

另外，由于水电站地理位置的不同，水轮机被磨损的程度也不一样。

即使是同样的水轮机，如果在水质较清的河流或具有较大库容的水电站中使用，因河水中的泥沙较少，其受到的磨损程度也会轻微得多。

从严格意义上来说，只要水流中含有沙粒，水轮机就会受到泥沙的磨损。

此外，河流汛期是水轮机遭受泥沙磨损最严重的时期，因为汛期水流中的含沙度是最高的。

水电站水轮机磨蚀原因及防护措施

水电站水轮机磨蚀原因及防护措施[摘要]水轮机中的过流部件，如水轮机叶片、转轮本体、导叶、尾水管等，往往会受到水沙的磨蚀而导致过流部件表面的金属流失，使设备在运行中产生振动和噪音，造成设备运行效率低下、大修频繁、使用寿命缩短，严重影响机组的稳定和安全。

文章主要针对水电站水轮机磨蚀原因及防护措施进行探讨。

【关键词】水轮机过流部件；磨蚀；防护方法水轮机磨蚀是指水轮机在汽蚀破坏与泥沙磨损的联合作用下的破坏现象，这个问题长期困扰着运行在多泥沙河流上的水电站。

多年来，许多水利水电工程技术人员和科研工作人员做了大量的研究工作，从磨蚀原因的研究到对磨蚀的防护以及治理措施技术等方面都取得一定的成果，对我国水轮机应用与防护做出了很大的贡献，但是目前仍然有许多问题难以解决。

本文在这里对水轮机的磨蚀以及防护措施加以研究。

1、磨蚀发生机理的研究1．1 气蚀及其机理汽蚀是指水轮机的过流通道中水压过低使水汽化产生汽泡和水压高时汽泡的凝结破灭过程所引起的一系列物理化学现象对机器表面的破坏。

这种破坏是一种高压细射流冲击、金属氧化和电解，对机器表面的损坏较为严重。

我们经常见到的机器表面针孔形状、麻面和海绵状等都是由于汽蚀所造成的。

汽蚀在机器材料表面的破坏无明显的方向性，我们不能小看这种破坏，在破坏严重的时候会使水轮机的叶片很快失效。

1．2 泥沙磨损泥沙磨损是指水流中含有的泥沙对水轮机过流部件造成的磨损破坏。

高速含沙水流经过部件表面时，会造成摩擦和切削作用，含沙水流冲击部件表面的瞬间，可产生高温高压使金属表面氧化，急剧的温度变化会引起金属保护膜的破坏而导致局部冲蚀。

在泥沙的反复冲击下，产生交变应力加速保护膜的破坏。

在冲蚀过程中不同材料的冲蚀规律随冲蚀角的变化而异。

当冲蚀角较低时，材料的冲蚀率有一峰值，这是因为韧性材料的微切削是冲蚀的主要机理，抗冲蚀性能的关键因素是水轮机叶片的弹性模量；此外流速、沙粒直径和介质流态等也是重要的影响因素。

中小型水轮机磨蚀及防护方法

一
鳞坑，方向与水流方向一致。其
１３磨．蚀
叶片、轮本体、叶、水管等，转导尾往往会受到泥沙的磨蚀而导致过流部件表面的金属流失．设备在运行中使产生振动和噪音，成设备运行效率造低下、修频繁、用寿命缩短，重大使严
已建成水电站中有４％的水轮机存０
气蚀是指在低压流动的液体中，溶解的气体或蒸发的气体（泡）气在
破灭时对材料表面形成高压细射流
渡与稳定气蚀阶段，由裂纹扩展引起
在严重的磨蚀问题．以人们在关注所汽蚀和泥沙磨损的同时，加着重研更究它们的联合作用问题。究成果指研出：沙水流中由于有大量的固体微含
的特征．坏无明显的方向性，重破严
决于材料的抗裂纹扩展能力，材料而
的抗裂纹扩展能力又与材料的硬度
有关，材料的抗气蚀性能与材料的即
硬度成正比。１２．泥沙磨损泥沙磨蚀是指水流中含有的泥沙对水轮机过流部件造成的磨损破
题至关重要文章从中小型电站机组的角度介绍了水轮机过流部件的磨蚀
特征、磨损机理以及表面防护措施。

水轮机过流部件的磨蚀与表面防护

件的磨蚀特征、磨损机理以及目前普遍采用的表面
防护措施。
水利设备中的过流部件，水轮机叶片、轮、如转喷嘴、尾水管等，往往会受到泥沙的磨蚀而导致过流部件表面的金属流失，设备在运行中产生振动和使噪音，造成设备运行效率低下、修频繁、大使用寿命
的经济损失，至威胁到整个电网的安全运行，已甚这
经成为影响水利机械发展、特别是水电生产中亟待
解决的世界性难题。我国是世界上水力资源丰富的国家，电已成为我国重点发展的可再生能源水
之一，但我国河流泥的沙含量大：长江及其支流以沙
Ｋｅｒｓｈｄａｌｕｂｎｏｐｒ；ｗｒｕｉｔｒｉｅｆｗ— ａｔｃｌｓｅｒｃｒｏｉｏｕａｅｐｅｅｔｆｏ
０引言
水电是目前世界范围内大力发展的清洁可再生能源之一，无污染、运行费用低、便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济、会综合效益。在社
传统能源日益紧张，特别是环境污染日益严重的情
况下，世界各国普遍优先开发水电，大力利用水能资源。我国水能资源丰富，论蕴藏量６７理．６亿ｋ，Ｗ技术可开发容量４９．３亿ｋ，居世界第１，与发Ｗ均位但达国家相比，国的水力资源开发利用程度并不高，我

水轮机过流部件抗磨蚀研究

水轮机过流部件抗磨蚀研究摘要：在水电机机组的运行中，运行环境的优劣将对机组设备的运行安全性和稳定性以及使用寿命产生较大影响，其中水轮机的磨蚀影响重大。

本文对水轮机磨蚀形成机理进行了阐述，分析了几种主要的抗磨蚀涂层，概述了热喷涂技术的特点及其应用，并指出了新材料的开发和喷涂技术的创新将是未来水轮机过流部件抗磨蚀的发展方向。

关键词：水轮机；磨蚀；汽蚀；磨损；热喷涂1 概述水力发电是我国能源战略的一大支柱，但是水力发电技术的大力发展是建立在大的河流落差、高差悬殊的地形环境和高泥沙含量的特殊条件基础上的。

在水力发电时，高速运转的含沙水流在水轮机转轮表面流过时，会对水轮机过流部件表面产生磨砂磨损破坏，对水电设备的运行安全带来严重危害，严重者甚至会对整个电网的运行安全带来严重威胁。

当水轮机过流部件受到严重磨损时，部件表面会出现磨坑、洞穿等缺陷，影响水轮机的可靠、稳定运行，还会降低水轮机的工作效率，减少出力，缩短水轮机寿命等，另外，频繁的更换和检修，不仅会造成巨大的经济损失，还会影响整个电网的正常运行[1]。

据估计，在已运行的水电站中，约有 1/5～1/4 的水轮机叶片遭受不同程度的泥沙危害，每年因水轮机过流部件（主要为叶片）磨蚀破坏而停运或检修引起的电能损失约 20-30 亿 kw.h，年消耗检修费及设备更新费达千万元之巨。

因此，加强水轮机过流部件抗磨蚀研究十分重要。

2 水轮机磨蚀机理及分析磨蚀是磨损和汽蚀联合破坏的简称，一般工作在含沙水流中的水轮机都会受到这两种作用的综合破坏[2]，不过对于工作在不同含沙量的水流中，其破坏形式有一定差别，如工作在长江流域上的含沙较少的多以清水汽蚀为主[3]，而工作在黄河等泥沙含量高的河流上，一般以磨损为主[4]，但是，即使是同一条河流上的同一个机组，也可能由于不同时期（如汛期和非汛期）过机泥沙含量的不同，而分别遭受两种不同的破坏。

因此研究水轮机的破坏。

必须综合汽蚀和磨损两方面来考虑，只有在设计及选材时都综合考虑到了汽蚀和磨损的联合破坏，才可能取得较好的效果。

中小型轴流式水轮机易磨蚀部件的修复与抗磨蚀措施

中小型轴流式水轮机易磨蚀部件的修复与抗磨蚀措施
廖伟丽;梁武科;罗兴琦;张乐福
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】1998(000)004
【摘要】轴流式水轮机在含沙水流中运行时,常遭到泥沙磨损和磨蚀破坏.通过对新庄、枣渠、绥德、且末4个水电站的磨蚀破坏部件的修复、转轮叶片测型与修型、叶片头部割圆角、叶片外缘加裙边、头部加导流板等抗磨蚀措施的综合治理,取得
较好效果,使机组出力增加、抗磨蚀能力提高.
【总页数】3页(P52-54)
【作者】廖伟丽;梁武科;罗兴琦;张乐福
【作者单位】西安理工大学水力机械及自动化研究所,西安,710048;西安理工大学
水力机械及自动化研究所,西安,710048;西安理工大学水力机械及自动化研究所,西安,710048;哈尔滨大电机研究所,哈尔滨,150040
【正文语种】中文
【中图分类】TV7
【相关文献】
1.大峡水电站水轮机抗磨蚀技术措施及磨蚀修复 [J], 王旺宁
2.万家寨水电站水轮机过流部件抗磨蚀措施的使用效果 [J], 方源;冯栓江
3.水轮机过流部件用材料的抗磨蚀技术措施 [J], 高家诚;孙玉林
4.表面工程对水轮机过水部件抗磨蚀机理及抗磨蚀合金材料的应用和施工？… [J],
杨学唐;杨志洲
5.龚嘴水电站水轮机过流部件抗磨蚀改造综述 [J], 李东
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浅谈水轮机的气蚀及预防措施

３防止水轮机气蚀的预防措施３．１选择最优化的运行方式笔者通过多年来的实践工作观察发现，运行工况质量的好坏对于气蚀有着较大的影响。当水轮机在正常运行过程中，工作人员应该随时对水轮机尾水管真空表中的数值变化进行认真仔细的观察和记录，以此来选择出合理优秀的运行工况，尽量避免水轮机处于低负荷的运行状态，从而防止运行工况区域遭到气蚀的破坏。其次，一定要充分保障尾水管补气装置、顶
加速了泥沙对金属的磨损２水轮机中常见的气蚀类型２．１翼型气蚀
３．４采用零气蚀检修工艺和方法第一，缩短检修周期，采用以小修为主的检修方法，是实现零气蚀的有
通常情况下，这种气蚀问题大多是发生在轮叶片出口附近，其主要是因为轮叶翼型形状发生改变而导致，当水流绕流叶片的过程中，将会导致叶片背面速度不断加快，此时的压力正在快速降低，直到某一个点的压力到达该水温下的气化压力条件时，就会出现翼型气蚀，同时产生大量的气泡，致使水流无法正常流动，从而严重影响了水轮机组的运行效益。其次，若是存在轮叶制造材料质量较差，或是表面不平整等问题，翼型气蚀会使轮叶表面形成蜂窝状的孔洞，如果不对其进行及时的检查维修，势必会造成轮叶更严重的磨损。２．２空腔气蚀由于水流在尾水管内发生了剧烈的旋转，导致中心空腔处产生了真空，我们一般将这种情况称为空气空腔气蚀。而引起这一现象的根本原因是当水轮机并没有在设计工况下进行运行，致使水轮机的法向出口受到破坏，发生了漩涡和脱流的情况。并且，因为转轮出口和转轮尾水管进口产生了涡带，同时在涡带中心有着较大的压降，一旦当其降至到气化压力时，就很容易出现窑腔气蚀，这样不仅会对尾水管造成十分严重的损坏，还会引发水轮机组发生强烈的振动，发出刺耳的噪音，极大的威胁了水轮机系统

水电站水轮机磨损原因及防护措施

水电站水轮机磨损原因及防护措施摘要：水轮机磨蚀是指水轮机在汽蚀破坏和泥沙磨损的联合作用下的破坏情况，这个问题一直困扰着运行在多泥沙河流上的水电站。

水轮机中的过流部件，像水轮机叶片、转轮本体、导叶、尾水管等，常常会受到水沙的磨蚀而造成过流部件表面的金属流失，让设备在运行中出现振动与噪音，导致设备低下的运行效率、频繁大修、缩短使用寿命，严重影响机组的稳定与安全。

文章关键针对水电站水轮机磨蚀因素和防护措施实施探讨。

关键词：水轮机过流部件；磨蚀；防护方法1、水轮机的关键磨损形式1.1气蚀汽蚀是指水轮机的过流通道中水压太低让水汽化形成汽泡与水压高时，汽泡的凝结破灭经过所引发的一连串物理化学情况对机器表面的破坏。

这种破坏是一种高压细射流冲击、金属氧化与电解，对机器表面相对严重的损坏。

我们常常见到的机器表面针孔形状、麻面与海绵状等都是以为你气蚀所导致的。

气蚀在机器材料表面的破坏没有显著的方向性，我们不可以小看这种破坏，在破坏严重的时候会让水轮机的叶片非常快失效。

1.2泥沙磨损泥沙磨损是指水流中含有的泥沙对水轮机过流部件导致的磨损破坏。

高速含沙水流通过部件表面时，会导致摩擦与切削功能，含沙水流冲击部件表面的瞬间，能形成高温高压让金属表面氧化，温度的急剧变化会引发金属保护膜的破坏而造成部分冲蚀。

在泥沙的重复冲击下，形成交变应力加速保护膜的破坏。

在冲蚀经过中不一样材料的冲蚀规律随冲蚀角的改变而异。

当冲蚀角相对低时，材料的冲蚀率有一峰值，这是由于韧性材料的微切削是冲蚀的关键机理，抗冲蚀功能的重要原因是水轮机叶片的弹性模量；另外流速、沙粒直径与介质流态等也是关键的影响原因。

当中激烈的偏流会引发部分增大流速，导致增加材料的部分损坏，偏流还会引发侧向加速度，让沙粒与材料表面的接触应力增加了，加剧了材料的冲蚀磨损。

1.3冲蚀和气蚀的复合磨损高速水流在含量有泥沙与气泡的状况下对流过的材料形成磨损被称之为冲蚀和气蚀的复合磨损，一般水电行业把其称之为磨蚀。

关于水泵汽蚀磨蚀问题预防及修复方法的探讨

关于水泵汽蚀磨蚀问题预防及修复方法的探讨摘要：在泵站工程中，为了保证泵站水泵安全可靠运行，避免主泵受汽蚀、磨蚀的破坏，延长主水泵使用寿命是非常必要的。

随着科学技术的发展和泵站工程的特殊需要，采用过去的传统表面处理材料和工艺已远远不能满足表面抗磨抗蚀的要求。

本文探讨几种适合于水泵汽蚀磨蚀预防护和破坏修复的方法。

关键字：水泵汽蚀磨蚀预防修复1 水泵汽蚀磨蚀的预防由于中小型泵站水泵所用材质一般为铸铁件或铸钢件，在锈蚀、磨蚀、汽蚀、腐蚀等多种因素的作用下，水泵使用寿命大为缩短，特别是叶片、叶轮室、口环等部件，损坏速度更快。

在轴流泵站中，由于轴流泵汽蚀性能相对较差，汽蚀破坏作用更为显著，在叶型汽蚀、间隙汽蚀、导叶汽蚀的共同作用下，叶片和叶轮室的使用周期更短。

1.1 工程措施主要通过改善进水流态来改善泵的汽蚀性能。

进水流态的改善可以有效地改善泵进口的流速和压力分布，减轻泵汽蚀的发生和发展。

流态改善的方法主要有进水池改造、进水流道改造、侧向进水改造等。

1.2 管理运行措施水泵的汽蚀与泵偏离设计工况是有很大关系的。

因此，对大型全调节轴流泵应充分利用叶片角度的调节来随时改变水泵运行工况，使之与实际工况一致或接近。

使叶片入口角不要因流量变化而发生大的改变，保持较小的叶片冲角，才能有较好的抗汽蚀性能。

特别是在低水位高扬程下运行时，更应注意叶片角度的调整。

另外，在运行中要重视拦污栅的清污工作。

不少大中型泵站拦污栅前污物杂草严重堵塞，使栅前后水位差增加，使泵进口水位降到允许水位以下，甚至出现旋涡，造成装置汽蚀余量下降，加剧了汽蚀的发生和发展，因此运行中要做到及时清污。

1.3 设计中应考虑的措施1.3.1 合理选用泵型。

从增强泵的抗汽蚀性能出发，泵型的选择应包括两方面的内容：泵的必需汽蚀余量（NPSH），应满足装置与运行的要求。

一般能量指标高的泵抗汽蚀性能相对要差一些，所以在选型时应进行综合比较。

如地质条件不允许挖深、年运行小时又较少的泵站，可以选用（NPSH），较小的泵型。

浅析水轮机主轴磨损原因及现场解决措施

浅析水轮机主轴磨损原因及现场解决措施发表时间：2018-05-30T09:05:01.860Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：周绍文祝庭达[导读] 摘要：接触式水轮机采用径向密封，在长期运行中，易受到水流中的细小泥沙颗粒摩擦等原因造成磨损，影响了发电的稳定性，经生产实践证明采用磨损轴颈衬套焊接技术处理具有较好的修复效果。

（罗平锌电股份有限公司云南罗平 655800）摘要：接触式水轮机采用径向密封，在长期运行中，易受到水流中的细小泥沙颗粒摩擦等原因造成磨损，影响了发电的稳定性，经生产实践证明采用磨损轴颈衬套焊接技术处理具有较好的修复效果。

关键词：水轮机，磨损衬套焊接1.基本情况某厂水轮发电机组装机容量3×12.5MW，最大工作水头76m，额定转速1288 r/min，水轮机的主轴密封形式为金属间隙密封，表面浇铸一层厚度为10mm的巴氏合金，漏水通过主轴旋转由主轴密封座排水槽通过管路排出，设计保证总间隙为0.5mm-0.7mm，投入运行后，漏水量较大，严重影响水轮机水导轴承的运行。

后来采用高强度耐磨橡胶填料密封，填料超出密封槽0.50mm，虽然密封效果很好，漏水量达到要求，但经过多年的运行，发现水轮发电机组主轴密封轴领处（材料#45钢）有不同程度磨损。

由于每年逐步加厚填料，磨损深度不断增加，最深度达3-4.5mm，漏水量也在不断的增大，严重影响的发电稳定运行。

磨损情况详见图1。

图1 水轮机主轴磨损情况2.水轮机主轴磨损原因由于主轴是承受水轮机转动部分的重量及轴向水推力所产生的拉力，同时传递转轮产生的扭矩。

主轴密封是转动主轴与固定装置之间的封水装置，是水轮机在运转过程中，有效阻挡尾水管中的水从主轴与端盖之间的间隙外溢，防止水轮机轴承进水，维持轴承与机组的正常运行，是主轴水轮机的关键部件之一。

本厂水轮机主轴采用接触式径向密封，在长期的运行中，水流中的细小泥沙颗粒摩擦通过，加上高强度耐磨橡胶填料不断摩擦主轴，给水轮机主轴造成了较大的磨损。

水轮机磨蚀与防护措施的研究

水轮机磨蚀与防护措施的研究发表时间：2016-08-01T16:08:20.087Z 来源：《基层建设》2016年9期作者：韩晗易红[导读] 随着我国用电需求逐渐的增加，我国对于水电站的安全，更加的重视。

大理西电实业有限责任公司发电运行分公司云南大理 671000摘要：随着我国用电需求逐渐的增加，我国对于水电站的安全，更加的重视。

水轮机，是水电站的主要设备之一，运行的质量，直接关系到企业的经济效益。

但是在实际的应用中，水轮机的磨损，不仅时常出现，同时当前的防护措施，也不是很理想；对此本文就水轮机磨蚀与防护措施的研究，结合其防护的意义和磨损产生的原因进行分析，希望对于我国水电站生产水平的提升，有着积极促进的意义。

关键词：水轮机；磨蚀；防护措施前言：水力发电，是目前非常常见的发电方式；而水轮机组是水电站常用到的系统装置，在应用的过程中，常受到泥沙、气蚀、腐蚀性介质的影响，使其水轮机组出现磨蚀的情况，加上水轮机的使用时间和环境等，都直接关系到水电厂的经济效益；为了更好的促进水电厂的可持续发展，需要加强此方面的研究，明确水轮机组磨损的原因、发生部位，并采取针对性的措施，保证其稳定运行是非常有必要的。

1、水轮机概述水轮机，是指借助水流产生的能量，并将其转换为机械能的动力装置；是水电厂中的重要设备之一，按照工作原理，可分为冲击式水轮机、反击式水轮机；前者转轮，在水流的作用下，发生旋转实现动能的转换，此时水流压力不变；后者转轮，受到水流反作用力的影响，而发生转动，实现压力能的转换，此时水流的压力能、动能，都发生了改变。

2、水轮机磨蚀原因水轮机在应用的过程中，会出现一系列不同程度的磨蚀情况，目前对于水轮机磨损方面的原因分析，发现主要因素包括泥沙磨损、气蚀破坏、藕合作用等。

2.1泥沙磨损水力资源的应用，避免不了河水中含有的泥沙，这对于水轮机相关部件的影响，是非常大的；加上水轮机的经常使用，也会造成磨损情况的发生；尤其是当其处于高速运行工作装态势时，泥沙磨损的程度大大的增加；使其本来就相对比较薄弱的构件按部位，形成二次受损。

浅谈水电站水轮机磨蚀与防护

浅谈水电站水轮机磨蚀与防护[摘要] 随着我国现代化水平的提高和国民经济的发展，对电力的需求急剧增长，全国各地电网容量不断增大，我国的水电建设也取得了飞速发展。

为了保证水力发电机组安全稳定运行，就必须重视水轮机过流部件的泥沙磨蚀问题。

通过研究磨蚀机理并提出解决问题的方法，这对于提高水电站的经济效益、延长机组寿命、加快水力资源这一环保可再生能源的开发及促进国民经济的健康可持续发展有着极其重要的意义。

[关键词] 水电站水轮机过流部件磨蚀防护一、水轮机过流部件磨蚀机理水轮机的泥沙磨损是一个非常复杂的过程：具有一定速度的水流中携带的具有冲击动能的沙粒，使过流部件的表面接触点产生弹性变形，继而开始塑性流动形成冲击凹坑；凹坑边缘有坦性变形的挤出堆积物；继续冲击，堆积物再受挤压、变形和移位，并可能从表面脱落；凸起的堆积物易受剪切而折断；反复塑性变形造成冷作硬化变脆，可产生裂纹、扩展、微体积剥落；反复冲击还导致疲劳剥落；尖沙小角度冲击还会产生微切削磨损，由微“划痕”变成宏观“沟槽”；加工不光的表面，其凸出点可能直接被折断或者被切断，会形成扰流而加剧磨损。

1.磨蚀机理从过流部件的磨蚀外貌分析，鱼鳞、波纹、沟槽状破坏等都具有冲蚀磨损的特征，它们所造成的磨蚀坑内表面光滑，有明显的方向性且与水流的特征方向一致。

不同的材料在冲蚀过程中随冲蚀角的变化表现出不同的冲蚀规律：金属材料在低冲蚀角的冲蚀率有一峰值，随冲蚀角的增大冲蚀率下降，这是因为微切削是金属等韧性材料的主要冲蚀机理；裂纹扩展和交错产生脆性断裂是陶瓷等脆性材料的主要冲蚀机理。

造成磨损的主要动力来源是水流给沙粒以速度而产生的功能；其次是水的扰流与脉动。

由于脉动的方向多种多样，所以脉动不仅给予泥沙以附加的动力，而且使泥沙以更有利的角度打击过流部件的表面；同时，水流的脉动可能有某种周期性变化（有的试验者在层流中也观察到存在某种周期性变化的现象），这可能是造成波纹、鱼鳞状破坏的原因之一。

水轮机汽蚀的产生与防治对策分析

【关键词】水轮机；汽蚀因素；防治对策
前言
对于水轮机来说，在使用中容易发生汽蚀的部位有很多，主要有翼型汽蚀、空腔汽蚀以及间隙汽蚀等，所以，在实际防治的过程中也要从这些方面入手，只有这样才能做好水轮机防治工作，减少汽蚀所带来的不利影响。
一、水轮机汽蚀产生的因素与影响
由于水轮机汽蚀发生的部位不同，所以就有了不同的产生因素：首先，对于翼型汽蚀来说，它的产生与轮叶翼型有关。通常情况下，反击式水轮机叶片是沿着流线方向为空气动力的，水沿着叶片流动，进而使叶片正反面产生压差，进而促使转轮产生力矩，一般来讲，叶片正面基本为正压，背面也为负压，若叶片背面压力不断下降，成为汽化压力以后就会发生汽蚀现象，也会产生很多气泡，水流也就无法正常流动，机组出力等也会逐渐下降。同时，如果轮叶材质较差，形状不够对称，也会导致不良问题，如在汽蚀发生以后，轮叶出现如同蜂窝一样的孔洞，若不及时处理，轮叶很快就会被击穿。其次，空腔汽蚀。它的产生与尾水管中水分在流转中存在真空有一定关系，其原因在于水轮机并不是在设计工况下进行的，这样不仅会导致水轮机法向出口受到破坏，还会出现脱流等情况，进而产生漩涡带，当气压变为汽化压力以后就会产生汽蚀现象，在汽蚀发生以后，不仅会冲击尾水管，还会产生较大压力波，在带来噪音的同时，还伴随着一定的放电现象，水轮机也不会稳定运行，安全性也得不到保证。再者，局部汽蚀。所谓的局部汽蚀主要是由于水流过部分不平整的表面因局部压力突然下降所造成的汽蚀。之所以水轮机会发生局部汽蚀，其原因在于以下几种：第一，转轮表面打磨光滑度不够；第二，焊接能力差；第三，转轮室的固定螺钉等出现脱落等。一般来讲，局部汽蚀的影响并不大，只要经常检修应用合适的工艺就可以避免。最后，间隙汽蚀。这种汽蚀现象多发生在水流流经间隙或细小管道中，随着部分区域流速的突然提升，压力便会骤然下降，进而产生一定的汽化压力，间隙汽蚀也在这种情况下出现。一般来讲，反击式水轮机多发生在导叶间隙等处，在这种汽蚀发生以后，很难被第一时间发现，主要是由于其破坏范围较小，所以，即便是在水轮机运行的情况下也不易被发现。但由于汽蚀的存在，水轮机很多部位都会受到不同程度的损害，尤其是高水头水电站受损最为严重。总之，无论发生哪种汽蚀现象都会给水轮机运行造成一定影响与损害，如果不及时处理，将带来很多问题，因此，有必要对此开展研究。

水轮机汽蚀修复与防护措施

Machinery & Equipmemt︱312︱2017年5期水轮机汽蚀修复与防护措施马玉根国网浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水 323000摘要：水轮机汽蚀与水流方向、流速以及金属材料性能和运行等因素关系密切，而且会影响水轮机的运行质量和效率。

本文先对水轮机汽蚀情况进行分析，并在此基础上就如何对其进行防护，谈一下个人的观点和认识，以供参考。

关键词：水轮机；汽蚀；防护；策略中图分类号：TK73 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）05-0312-011 水轮机汽蚀1.1 汽蚀情况对于水轮机而言，汽蚀是水流在能量转换时产生的特殊现象，从形成机理层面来讲，主要是由于水流中的局部压力下降至汽化压力时，就会有大量的汽泡产生，而生成大量气泡以后就会因溃灭而破坏水轮机过流部件。

水轮机汽蚀问题的产生，很大程度上决定于液体自身的汽化性质。

实践中可以看到，无论哪种类型的液体，均具有一定的汽化特性，当其处于一定的物理条件时即汽化。

比如，高温汽化，即“沸腾”；环境温度稳定时，因压力下降造成的汽化，称之为“空化”。

对于水轮机而言，其运行过程中的介质是水，空化状态下的压力为2.354× 103Pa，当水压力下降到空化压力时，发生汽化现象，水轮机因此也就出现汽蚀现象。

1.2 汽蚀破坏水轮机汽蚀破坏，主要是对水轮机构件金属材料表面产生侵蚀和破坏作用，具体包括机械、化学以及电化三种作用，其中机械作用最为严重。

第一，机械作用。

水轮机流道中的水流运动时，局部压力降低至汽化压力状态时，水汽化，微小的气泡开始大量的聚集并逐渐逸出。

此时，水中会产生大量由空气、水蒸汽混合而成的气泡，并随水流进入压力超过汽化压力区。

由于气泡外动水压力不断增大，汽泡中的水蒸汽快速凝结，因此压力非常的很低，以致于气泡内外动水压差超过了维持气泡成球状的表面张力，气泡溃裂。

在此瞬间，其附近水流质点因极高压差作用而产生较大的流速向汽泡中心冲击，进而形成非常大的冲击压力。

浅谈减轻水轮机泥沙磨蚀的措施及途径

浅谈减轻水轮机泥沙磨蚀的措施及途径摘要：水轮机泥沙磨蚀是水电站普遍面临的一个严峻问题。

当水流中携带大量泥沙通过水轮机时，其中的颗粒会在水轮机过流部件上产生磨蚀，逐渐导致过流部件损坏。

如果不及时对水轮机进行维护和修复，问题将不断恶化，进而影响水轮机的稳定运行和发电效率，甚至危及机组的安全和经济效益。

针对这个问题，本文通过对不同类型水轮机在取水方式改变后的磨蚀情况进行了横向和纵向的对比分析。

这有助于找出泥沙磨蚀问题的特点和规律。

同时，本文提出了减轻水轮机泥沙磨蚀的一些主要措施和途径，以期解决这一难题。

关键词：多泥沙河流；水轮机磨蚀；措施0引言对水轮机抗磨蚀性能进行优化研究，是保障水电机组正常运行和提高经济效益的重要举措。

只有充分了解磨蚀机理，采取科学有效的措施，才能降低水轮机叶片的磨损程度，确保水电机组的稳定运行，实现可持续发展。

1水轮机磨蚀分析1.1水轮机磨蚀机理在水轮机的运行过程中，空化和磨蚀问题是重要的挑战，这些问题都会对水轮机的过流部件造成严重的损坏。

空化指的是水中形成的空穴对液体连续性造成破坏，产生气泡的现象。

这些气泡在低压区域逐渐形成，当压力达到一定程度时，气泡会破裂和溃灭。

空化的出现会导致过流部件表面出现麻点或蜂窝孔洞，引起机组振动，影响水轮机的效率和输出功率。

在水轮机运行中，水流携带的固体颗粒物会对水轮机的过流部件产生冲击、切割等效应，引起过流件的变形、材料的疲劳失效、脱落和刮擦等现象，这一现象称为磨损。

磨损和空蚀现象相互促进，且在含沙量较小的情况下，以气蚀为主。

随着泥沙浓度的增大，冲刷效应逐渐占据优势，并与空化效应相互影响，导致磨损现象进一步加重。

这种过程中，水流面的破坏进一步加剧了空蚀现象，形成了一种恶性循环。

尤其在高速流动条件下，小颗粒的破碎会形成激波，引起叶片的空化损伤。

同时，爆炸产生的冲击波会向粒子传递能量，导致粒子之间发生碰撞。

当空泡破裂时，粒径较大的颗粒会受到微射流模态的影响，引起粒子对空泡的切割和撞击现象。