水轮机过流部件非金属耐磨防腐涂层材料的新技术
科技成果——大型水利设备过流部件循环修复再制造及表面防磨减阻节能处理技术
科技成果——大型水利设备过流部件循环修复再制造及表面防磨减阻节能处理技术
技术开发单位
天津阿麦特工程技术有限公司、爱德艾瑞（北京）科技发展有限公司
成果简介
该技术针对水轮机及离心泵的汽蚀磨损这一业内通病难题，结合军转民技术，首次在国内用高频爆震熔射技术将专有的非晶金属陶瓷粉末熔射在零件表面形成高韧性、抗冲击超硬涂层，在非晶陶瓷涂层上进一步选择性涂覆专有抗汽蚀、磨蚀的聚合物陶瓷涂层，形成双涂层防护。
该技术开发了配套专用涂层施工工艺，可在用户现场实现灵活快速涂层施工，双涂层既可抵抗泥沙冲刷磨损，又能很好解决强汽蚀对水轮机和泵的过流部件破坏，使水轮机部件的金属磨耗失重量降低为原来的1/40，成功解决水利过流部件的汽蚀磨损难题。
该技术研发成功后，从2015年开始陆续在国内一些有代表性的水电及泵站进行推广，目前已服务50余套机组累计230余件过流部件，其抗汽蚀抗磨损效果卓越。
主要性能指标
1、非晶陶瓷涂层硬度HRC70～80，非晶陶瓷涂层厚度0.3mm，非晶陶瓷涂层结合强度≥70MPa。
2、聚合物陶瓷涂层厚度2-3mm，聚合物涂层结合强度≥40MPa，聚合物最高工作温度170℃。
适用范围
适用于水电站、提灌抽水泵站、挖泥泵、污水泵过流部件的修复及抗磨蚀涂层防护场合。
热喷涂技术在修复水轮机过流部件上的应用
热喷涂技术在修复水轮机过流部件上的应用水轮机过流部件是水电站的主要设备，它的好坏关系到水电厂发电量和机组的运行情况，以及延长检修周期、降低检修费用和工人劳动强度等。
由于水电厂通过水利发电，长期收泥沙河流的影响，水电机组及其容易受到磨损腐蚀，为解决水轮机过流部件的严重磨损腐蚀，长青金属公司通过喷焊、热喷涂等多种技术进行试验研究，试验结果显示，采用热喷涂技术在金属表面喷涂碳化钨涂层，可以有效改善水轮机过流部件的腐蚀磨损情况。
碳化钨涂层是一种金属化合物涂料，为金属陶瓷，在经过底基表面喷砂除锈及表面抛光打磨后，进行活化处理，然后进行喷涂，形成防护涂层，这种涂层有较强的防腐耐磨性能，致密性高，与基体结合强度高，应用在水轮机转轮室、叶片正面、背面、头部及转轮体等较强气体腐蚀的区域，能有效延长其使用寿命。
水轮机叶片抗磨蚀材料的应用探讨
水轮机叶片抗磨蚀材料的应用探讨发布时间：2021-11-19T03:53:52.425Z 来源：《当代电力文化》2021年6月18期作者：陈靖[导读] 随着国家对清洁型能源的大力推广陈靖五凌电力托口电厂,湖南省怀化市418200摘要：随着国家对清洁型能源的大力推广，电力能源在人们工作生活中发挥的作用越来越不容忽视，我国发电领域因此得到快速发展，电力生产方式也日趋多样化，水力发电是当前比较重要的一种发电形式，水轮机是水力发电核心设备，在长期不间断的水力发电过程中，水轮机叶片会在多种因素的作用下出现磨损腐蚀情况，从而影响水轮机的工作性能和运行效率，基于此，下文就重点分析水轮机叶片磨蚀机理与因素和水轮机叶片表面耐磨涂层制备技术两大问题，希望能带给相关企业一些启发。
关键词：水轮机叶片；抗磨蚀材料；技术应用引言众所周知，水轮机是水力发电中必不可少的动力型机械设备，由多种零部件组成，叶片是重要零部件之一，水轮机叶片长期工作在极富冲击力和机械力的环境中，再加上气蚀和水流中裹挟的泥沙的作用力，极易出现局部损坏或是腐蚀现象，进而导致水轮机过度振动等问题，不仅会对水轮机的性能和效率形成负面影响，久而久之会制约水力发电机组的高效运行，要想改善这一局面，就需要有效优化水轮机叶片抗磨蚀能力，深入分析水轮机叶片抗磨蚀材料的合理应用及其制备技术，有利于最大化的减轻水轮机叶片损坏腐蚀问题。
1水轮机叶片磨蚀机理及因素水轮机在运转的过程中，受到来自泥砂，水流以及碎石的冲击作用，水轮机的叶片很容易受到损伤，其损伤类型通常包含泥沙带来的磨损以及气蚀磨损等两种主要类型，这是引发顺轮机叶片出现磨蚀问题而导致叶片遭到破坏的主要原因。
1.1气蚀磨损及其机理气蚀现象是影响水轮机正常运行状态的重要原因，对于水轮机的使用寿命也是非常严重的影响，所以为了有效的避免气蚀现象的发生，就需要对气蚀现象的产生原理进行清晰的掌握，并通过各类措施和手段来降低这种影响这对于水轮机提高运行质量和运行效率有着非常重要的作用。
水轮机过流部件抗磨蚀的新技术
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水轮机过流 部件抗磨蚀 的新 技术
彭司， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ｏ ｏ ｏ ｏ ）
摘 要： 随着科 学技 术的 日新 月异 ， 人们 对电能的需求量与 日俱增 ， 并且随着人可持续发展 的科学发展观深入 人心， 人们的环保意识 不断加 强， 因此大力发展 水力发电迫在 眉睫。在 水力发 电站 中， 上 游水库 中的水经过 引水管引向水轮机推动水轮机转动 ， 从 而产 生强大的 动 力来驱动发 电机组进行发 电。然而在水轮机的 多年运 作过程 中不可避免的会 出现过流部件磨损腐蚀的情况 ， 水轮机过 流部件的磨损和 腐蚀情 况的出现 ， 严重的影响 了水轮机 的工作效 率， 从 而制约 了水力发 电站的发 电能 力。本文通过对使水轮机过流部件产生磨损 的主要 原 因进行 了深入 的分析 ， 并提 出 了相应 的抗磨损抗腐蚀的新技术 ， 希望能够引起 同行的相互探 讨 ， 从 而达 到共 同提 高的 目的， 进而为解决
我 国水 力发 电事 业中水轮机过流部件磨损 问题提 供理论性 的参 考。 关键词： 水轮机过 流部件 ； 磨蚀 ； 材料 ； 表面处理
水是人类生 活生产 中最基 本的 自然资源 ， 在很早以前我们的祖 合树脂涂层 、 环氧金 刚砂浆 涂层 ， 在二 江电厂及三 门峡 电厂都获得 先 就已经开始 了对水 能的开发利用 ，公元 ３ ７年我国就已经发明 了 成功的应用 。在二江 电厂 １ 号机过流部件上涂刷复合 树脂抗磨层 ， 用 水轮带动 的鼓 风设备 ， 后来更是先 后发 明了水碾 、 水磨等利 用水 运行 ｌ Ｏ ０ ０ ０ ｈ ， 脱落面积不超过 ２ ％。近年来 ， 环氧金刚砂浆层经不断 力 驱动设备 的机 械结构 。 随着社会 的不断进步和科学技术的不断发 改进工艺 ， 已逐渐推广应用 于导 叶 、 支持盖 、 泄水锥等部件表面 。但 展， 水 力发 电站成 为了社会供 电的主流 电源 ， 人类才 真正大规模 的 是环氧一类非金属涂料虽然有 良好 的抗磨性 ，抗 空蚀 能力却较差 ， 对水能驱动进行 开发利用 。在水力 发电站中 ， 水 轮机 是必不可少的 因此用环氧等进行保 护的部位应处于磨蚀破 坏或仅有轻微 空化的 驱动装置 ， 是发 电机组正常进行发 电工作 的先决 条件 。但 是随着时 部位 。 间的流逝 ， 水轮机不可避免的在驱动发 电机正常发 电的过 程中产生 ２ ． １ ． ２ 熔覆材料 严重 的磨损现象 。 由于水轮机 的工作原理是水流通过将水流的势能 熔覆类材料呈粉末状 ， 一般 以激光 、 等离 子弧 、 氧 乙炔火焰 等作 （ 反击式水 轮机 ） 和动能 （ 冲击式水 轮机 ） ， 通过转 轮转化为机 械能 ， 热源 ， 通 过熔覆材料 的 自熔 ， 使之形成 与基 材性 能完全不 同的表面 因此水轮机磨损现象在水轮机 的过流部件尤为严重。 本文通过对水 熔覆层 。该层组织致密 、 晶粒细小 ， 且 与基材呈 冶金结合 ， 因此结合 轮机过流部件产生磨损 的主要原 因进行分析探讨 ， 并提 出了一 些对 力 比涂层较强 ， 在服役过程 中不易剥落。 水轮机过流部件抗磨抗腐蚀的新技术。 ２ ． ２物理强化技术 １水轮机过流部件磨损破坏的主要原 因 物理强化技术（ 包括感应强化 、 激光强化 、 等离子强化 、 火焰 强化 水轮机过流部件的磨损和破坏一直是水 电站运行 的难 治之症。 和整体强化） 不同于一般在叶片表面堆焊耐磨材料和非金属复合材 由于这种磨损和破坏使水轮机过流部件 的形状 和表面发生 了变化 ， 料 防护 的外来材料保护 ， 它是指人为地从外界施加于金属材料 某一 从而破 坏了水流对 表面应有 的绕 流条件 ，一方 面直接影 响机组效 局 部（ 如表层） ， 引起该 部位金属 内在 因素 的改变 而导致各种性 能的 率， 一方 面也成 为进一步加剧零件 破坏的根源 。本文就解决水轮机 变 化 。 过流部件的磨损破坏这一问题 ， 对 材料方面所采取 的各项措施进行 ２ ． ２ ． １ 感应强化 介绍。从水轮机过流部件在含泥砂 的水流 中的磨损破坏性 质来 看 ， 青铜峡 电站 、 巴家嘴 电站 、 河底 岗 电站等在 低碳马 氏体 不锈钢 在纯泥砂磨 损的情况 下 ， 泥砂 颗粒的机械 打击 作用为 主导 ， 这就要 水轮机叶片上采用 了感应强化工艺 ， 都表现出了 良好 的抗空蚀磨损 求材料表 面有足够 的强度和硬度抵 御这种磨损 ；在纯空 蚀的情况 性 能。该工 艺是针 对 Ｚ Ｇ Ｏ Ｃ ｒ ｌ ３ Ｎ ｉ ４ Ｍｏ 低 碳马 氏体不 锈钢水 轮机 叶 下， 空泡溃灭时所产生 的冲击波 打击在 材料 壁面上 ， 造成空蚀破 坏 ， 片， 感应加热至 １ ０ ０ ０ ℃， 水淬后 ２ ５ ０ ０ （ ： 回火处理 ， 获得超细回火 马氏 如果材料的抗空蚀性能 良好 ， 潜伏期长 ， 则虽存在空化条件 ， 甚至有 体组织强化层（ ２ ６ ｍ ｍ ） 。 强化层压强大于 １ ２ ０ ０ Ｍ Ｐ ａ ， Ｈ Ｒ Ｃ ＞ ４ ０ ， 这种不 相当强度 的空化 ， 水轮机仍在很 长时 间内不发 生空蚀 ； 还有 的情况 锈钢经强化后抗空蚀磨损性能 比常规热处理提高了 ３ 倍 以上 。 是 泥砂磨 损与空蚀 同时发生 ，有 时因磨损强度大大高于空蚀强度 ， ２ ． ２ ． ２激 光 强 化 所 以空蚀 的痕 迹就 被磨 去而不 明显 ， 所 以磨蚀程度 与材料 有直接关 用强大功率的激光扫射某种合金钢表层 ， 在该 表层瞬间升温达 系。 到熔点之后又急剧 降温 ， 降 温速度 达到 １ ０ ３ ℃， ｓ （ 借助母材导热或附 ２表 面 处 理 技 术 加介质 导热） 时， 该层 熔融金属 丧失 了生核结 晶的条件而成 为非晶 仅仅依靠材料本 身 的性能来 达到抗磨 蚀的 目的有很大 的局限 态 ， 而该层非 晶质合金具有 异常 的耐磨 性（ 是金 属钛和不锈钢 望尘 性， 也不经济 。人们通过对材料 的表面进行处理 以提 高局 部性能从 莫及 的） 与极 高的硬度 。当升温 和降温条件次于上述条件时 ， 该表层 而达 到使用性 能要求 。在 目前多种 多样 的表面处理技术 中， 按 对表 金属可呈现微 晶状态 。但 这种 方式 难以实现大面积强化 ， 也未见成 面的处理 方式大致可 以分 为两 大类 ： 一类是通过 喷涂 、 激 光涂 覆 、 喷 功 用于水轮机过流部件的报道 。 焊等 方式 在原材料表 面上 附着一 层其 他金属或非金属材料 ， 这种表 结束 语 面处理存在着较多 缺点 ， 例如附着层与 母材 的结合力根据 附着 方式 在人类 电能需 求剧 增的当代社会 ， 为 了提高水力发 电的效 率和 有很 大的不 同 ， 结合力 较弱者 ， 因附着层 可以在运行后很 短时 间内 经济效益 ， 做好水轮机过流部件 的抗磨抗腐 蚀工作是当前水力发电 脱落 ， 反而加剧 了磨蚀程 度 ， 同时存在着变形 、 残余应力等工艺上 的 事业 中亟待解决的问题 。 在对水轮机应用抗磨蚀技术是首先应该结 问题 。第二类是通过感应淬火对表 面进行 复合 改性 ， 依靠本身质变 合水 电站的水流的实际情况 ，根据水流 的磨粒特性和破坏机理 ， 选 强化 而获得高强 度 、 高硬 度和足够 的韧性 ， 使 之成为外柔 内刚 的特 择 出科学合理的抗 磨蚀方法 ， 从而才能产生更好的经济效 益和社会 殊材料 。 这类方式 的表 面处理可 以避免外加附着层的剥落和工 艺上 效益 。举例说明 ， 在水流 中对水轮机过流部件产生破坏的磨粒 如果 的问题 ， 已越来越受 到重视 。 体型较大并且尖锐 ，就应该选用韧性较好 的金属或者非金属材料 ， ２ ． １ 表 面保 护 如果磨粒体型较小且非常尖锐 ， 则应该选用脆性 较大和强度较高 的 层许 多电厂和水 电研究 人员致力 于对水轮机 过流部件抗 磨蚀 材料。总而言之 在处理水轮机过流部件抗磨蚀问题上 ， 不管选用哪 防护材料 的研制工作 ，对过流部件 表面进行涂层 保护是一项 投资 种方式和材料 ， 都应该结合 电站 的实际情况进行综合性考虑。 少、 效益好 的措施 。 近 十年来 ， 大致研制出两大类表面抗磨蚀保护材 料。 ２ ． １ ． １ 涂层材料 这类材料无 需热源 ， 可直接进行 大面积 的涂层保护 ， 主要 有复
一种水轮机叶片耐磨蚀涂层的制备方法
一种水轮机叶片耐磨蚀涂层的制备方法1 引言水力发电作为清洁能源之一，越来越受到人们的重视。
水轮机作为水力发电的核心设备之一，其叶片的耐磨蚀性能直接关系到水轮机的稳定运行和发电效率。
因此，研究一种能够提高水轮机叶片耐磨蚀性能的涂层技术具有重要意义。
2 叶片耐磨蚀涂层的研究现状水轮机叶片的磨损形式主要为机械磨损和腐蚀磨损。
传统的方法是采用高硬度材料制作叶片，如铸铁、铜合金等。
但这些材料在受到腐蚀作用时会发生严重的失效，导致叶片寿命大幅降低。
因此，寻找一种既具有高硬度，又具有良好耐蚀性的涂层技术成为当前研究的热点。
3 涂层制备方法目前，常用的制备涂层方法有热喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积等。
其中，化学气相沉积是一种较为先进的方法，其优点在于制备出来的涂层致密性好、结合力强、成本低等。
通过化学气相沉积方法可以制备出一种具有良好耐磨蚀性的涂层——氮化硅涂层。
4 涂层特性氮化硅涂层具有高硬度、高耐磨蚀性、高温稳定性和良好的减摩性等性能。
其中，硬度约为2000HV，比铜合金的硬度要高得多；耐磨蚀性优异，即使在恶劣的酸碱及高温环境下，也能保持较好的性能稳定性；温度稳定性好，能在1500℃的高温环境下长期使用；同时，还能显著减少材料之间的摩擦。
5 涂层性能测试经过实验表明：加入氮化硅涂层的水轮机叶片在耐磨蚀性能上有较大提升。
采用电化学测试等方法对涂层的耐蚀性能、机械性能和化学成分进行了测试，证明了氮化硅涂层的优良性能。
6 结论在水轮机叶片的耐磨蚀涂层制备方法研究中，氮化硅涂层的制备方法具有成本低、稳定性好、耐磨蚀性能优异等优点，能够有效提高水轮机叶片的寿命和运行效率。
未来，对涂层的制备工艺和性能还有待进一步研究和提高。
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。
水轮机过流部件喷焊耐磨蚀涂层（六）
水轮机过流部件喷焊耐磨蚀涂层（六）
刘广海
【期刊名称】《机械工人：热加工》
【年(卷),期】1997(000)007
【摘要】目前,我国制造水轮机用材料多为铸钢,少数为铬不锈钢,这些材料的耐气蚀与磨蚀性能均较差,通常运行不到10000h(一年左右)就要大修。
一台中型机组的一次维修费用高达30多万元,因此如何更有效地防止水轮机过流部件的气蚀或磨蚀破坏,提高其使用寿命,确保水电站的安全经济运行和充分利用水力资源,一直是我国水力发电中的重大课题之一。
【总页数】2页(P21-22)
【作者】刘广海
【作者单位】全国热喷涂技术协作组
【正文语种】中文
【中图分类】TK730.3
【相关文献】
1.水轮机过流部件抗磨蚀涂层技术研究进展 [J], 张磊;陈小明;吴燕明;周夏凉;赵坚;伏利;毛鹏展;刘伟
2.水轮机部件过流表面的金属材料磨蚀防护 [J], 王者昌
3.水轮机过流部件喷焊工艺及其经济效益 [J], 路文江;顾四行
4.镍基自溶合金喷焊涂层在水轮机过流表面耐磨损、抗汽蚀的研究和应用 [J], 王
振凯
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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水轮机抗泥沙磨损用高速喷镀新技术的试验研究
黔研 ’ 脚
泥磨现 攫 沙损状
件2000--4000h 即报废， 扬程高的泵仅仅
运行 1000h 就报废。
我国河流含沙量大， 年平均 1 万t 000 以上， 115条河流， 有 直接人海泥沙 19.4t, 黄河及其支流水轮机都受到磨蚀。 我国大 中型机组有 132 台水轮机泥沙磨损严重， 共计 12000 万kW，中 小型有2200万kW, 1 0万台， 约341 )万kW， 在黄河上泥沙含量 最大的流段， 长期平均含沙量是 16kg/m' , 高峰期高达800kg/m' 。 泥沙的矿物成分相 当复杂， 轻矿物、 石英、 长石、 云母等占 90%以上。石英颗粒以其尖角或半尖角 磨损水力设备， 这是磨蚀的主要原因。 大 部分磨蚀发生在转轮下环和叶片出水边。 河南三门峡 1 号机改造前检修平均间隔 是 1000h ( 包括汛期 )， 因被迫停机导致损 失每年高达3000 W ho 4 号机运行两年， 过流部件严重损坏， 效率降低8.7%。一 般电站，大修期只有 5 年，葛洲坝 17 号 机20mm厚叶片出水边磨蚀速度3.5mm/ 10000h, 15 号机转轮叶片进水边头部磨 蚀速度 4.3mm/ l 0000h。黄河泵站过流部
的硬度和韧性的新材料， 即使用硬度计也 不能在镀层表面留 下痕迹。新材料的硬度 Hv大于 1 ， 0 密度为5， 延伸率大于30 % ， 0 具有较高的抗撕裂性能。附着力大于
15M 。 用新材料可 a P 采 使设备 命提高几 寿
倍。本文试验机采用的喷镀材料为WCNIC r 。
;甲 喷镀效果对比 冰
由于泥沙磨损与水流流速的 2 一 次 3 方成比例， 水轮机部件过流表面上具有较 高的流速部位， 泥沙磨损就比较严重。该 电站定期检修时已经确认， 具有较高流速 的部件是转轮、 导叶、 衬垫、 套筒等。这 些部位的流速取决于转轮叶片进水边入口 处的周速， 约为4 而5。最大输出功率时， 0 在导叶开度部位的流速约为28m/， ，与固 定导叶进水边入口部位流速 11m/， 和吸出 管人口部位流速 IO m/5相比，很明显是流 速较高的， 泥沙磨损便集中发生在这种流 速较高的部位。 作为真机现场试验， 喷镀部位选择转 轮叶片进水边人口部位和导叶的过流表 面。 在转轮下环一侧叶片进水边入口部位 采用焊接修补材料为WEL 的 M， 3 修补后 达到设计要求形状， 在叶片前端从叶片进 水边入口 处起的SO mm范围内， 喷镀镀层 厚度为0 smm，在转轮的两枚叶片上实施 . 这种喷镀。 导叶木身材料为13C 5N 铸钢， r i 喷镀厚度为0 2mm， . 仅在一枚叶片过流表 面上实施喷镀， 并对补焊的转轮和铸钢导 叶在喷镀以后的耐磨性能进行了对比。 硬 度检验结果表明， 镀层的硬度 Hv300 为
高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层在水轮机转轮上的应用
Ｈ — ｉ ｇ Ｉ ｎ ｊ Ｚ Ｕ Ｈ ｏ Ａ ｉｓｕ ｎ Ｕ Ｊ ｎ Ｕ Ｗｅ －ｕ， ＨＯ — ａ ａ ，Ｌ ，Ｆ Ｎ Ｚ－ ｈ ａ 。
（ ．Ｙｉｉｎ １ ｘａ Ｗａｅ ｏ ｓｒａｉｎ Ｂｕｅ ｕ ｘａ ７ ２ ０，Ｃ ｉａ ｔｒ Ｃ ｎｅｖ ｏ ｒａ ，Ｙｉｉｎ ０ ４ ０ ｔ ｈｎ ；
均 含 砂 量 为 ２９ ｋ ／ ． ｇ ．多 年 平 均输 砂 量 ９ ＿ ｔ ２ ｍ １３万 ，
烧 高速 燃气 喷涂技 术 （ — Ａ ＡＣ ＨＶ Ｆ）是 一 种 用 于
在金属 表面沉积金 属合金 和烧结碳 化物 的工艺 ， 涂 层 材 料 以预合 金 或 合 成 粉 末 形 式 喂 给 喷枪 ， 压 缩 空 气 和 燃 气 （ 烷 ，丙 烯 或 ＭＡ Ｐ气 体 ） 丙 Ｐ 在喷枪 中燃烧 产 生高 速燃 烧 产物 气 流 ，粉 末 在
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非 晶 纳 米 晶 复 合 涂 层 技 术 。应 用 于 水 轮 机 转 轮
水轮机埋入部件防腐技术规范
1、总则：1.0.1为提高水轮机埋入部件的外观和防腐质量，延长其使用寿命，以满足顾客要求，特制定本规范。
1.0.2水轮机埋入部件设计、制造、安装及验收各阶段的防腐蚀技术、工艺和检测等要求应符合本规范的规定。
1.0.3水轮机埋入部件的范围包括：尾水肘管、尾水锥管、分段涡壳、机坑里衬等。
1.0.4为了保证水轮机埋入部件的防腐蚀施工质量，在施工全过程中，应由有一定防腐蚀知识和经验的专业人员负责，对各道工序的施工质量进行监督。
1.0.5水轮机埋入部件防腐蚀施工的安全、劳动保护及环境保护等除符合本规范的规定外，还应符合国家现行的有关标准。
1.0.6引用标准：GB 8264 涂装技术术语GB 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 13288 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法）GB 1031 表面粗糙度参数及其数值GB 6484～6487 铸钢丸铸钢砂铸铁丸铸铁砂GB 9286 色漆和清漆的划格试验DL 5017 压力钢管制造安装及验收规范2、表面预处理：2.1一般规定2.1.1水轮机埋入部件在涂装之前必须进行表面预处理。
2.1.2表面预处理的质量评定应包括表面清洁度、表面粗糙度和平整度三项指标。
2.1.3表面预处理过程中，工作环境必须满足下列条件：2.1.3.1空气相对湿度低于85%，基体金属表面温度不低于露点以上3℃（露点计算表见附录A）。
2.1.3.2应采取有效措施，如遮盖、采暖或输入净化、干燥的空气等措施，以满足对工作环境的要求。
2.2水轮机埋入部件表面预处理2.2.1消除缺陷零部件表面在除油、喷砂前，应将电焊缺陷（气孔、锐边、焊渣飞溅和不连续焊等）用手提砂轮机（或铲刀）修整光滑平整。
对铸件应打磨达到平整度要求，其波浪度≯3/100。
2.2.2脱脂净化水轮机埋入部件表面在进行喷（抛）射处理之前，必须仔细地清除焊渣、飞溅等附着物，并清洗基体金属表面可见的油脂及其他污物，清洗后，并用棉纱（或旧布）清洁干净，注意不要在零部件表面留有布毛。
水轮机过流部件用高耐磨耐蚀涂层制备技术
因两类 。外因主要是指流体特性的影响 ,如温度 、蒸汽压 、表面 张力 、流体粘度 、流体的可压缩性和密度等 ;另外还有流体流速 、 含沙量 、含气量 、冲击角度等 [1 , 3 , 5 , 8] 。
在外界条件一定时 ,材料本身的性质是决定材料抗气蚀性 的内因 。一般说来硬度高 ,材料的抗气蚀性好 ,尤其挟沙浑水气 蚀 ,但也不是绝对的 。弹性材料虽然硬度低 ,却具有较高的抗气 蚀性 。因为良好的弹性可有效地减少冲击力 ,气蚀应力响应特 性低 ,并且能吸收大量能量 。总之 ,材料抗气蚀性与其力学性能 之间虽有一定关系 ,但这种关系极难定量表达 。至今仅初步得 到两者之间定性结果 ,即抗气蚀材料应具有良好的韧性 、弹性 、 强度 、硬度 、加工硬化能力 、疲劳极限和腐蚀疲劳极限等 [6] 。
另外 ,在水和沙粒冲击和磨损过流件表面的过程中 ,它们的 动能被材料局部吸收 ,材料发生变形 ,转化为弹性能 ,随着冲击 重复进行 ,弹性能增加 ,塑性应变积累 ,材料表面发生加工硬化 、
[ 收稿日期 ]2003 - 11 - 26 [ 基金项目 ]国家“863”计划资助项目 (2002AA331080) [ 作者简介 ]张阁 (1978 - ) ,男 ,满族 ,辽宁营口人 ,硕士研究生 ,从事纳米表面技术的研究 。
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第 33 卷 第 1 期 2004 年 2 月
表 面 技 术 SURFACE TECHNOLO GY
Vol . 33 NO. 1 Feb. 2004
脆化 ,在沙粒高能冲击下断裂 、剥落 ,形成磨蚀坑 ,磨蚀坑彼此相 连 ,并逐步向整个表面扩展[3] 。 1. 1. 2 冲击作用力估算
在上述过程中 ,材料表面晶粒之间还会形成温差热电偶 ,即 在冷热晶粒间产生电位差[4 ,8] 。同时 ,气蚀过程中材料表面产生 严重的局部弹塑性变形 、内能急剧升高 ,使材料表面出现了强烈 的电化学不均匀性 ,形成机械或力学作用诱导的电化学电偶 ,即 形成所谓“大阴极小阳极”微电池 ,造成电化学腐蚀 。在气泡溃 灭瞬间形成的冲击波和微射流的反复作用下 ,这种电化学电偶 得以维持和发展并形成恶性循环 ,使表面产生局部破坏 ,造成材 料流失 ,形成气蚀坑[6] 。
水轮机过流部件抗磨蚀的新技术
阐述 ， 并且针 对其 中的相关缺陷以及不足加以分析 ， 以期为水轮机提 高过流部件抗磨蚀效果的提升作 出贡献。 关键词 ： 引水 式 水 电站 ； 抗磨蚀 ； 复合尼龙 ； 环 氧 金 刚砂 就当前 阶段来说 ， 本文案例水 电站 的引水式 电站 内水轮机 已经 上所 出现 的局部变形 ， 那 么就 可以利用整体加工 的措 施 ， 让变形 现 并且 针对 复杂 窄小 的转轮流道采取全方位 的涂抹保 护 出现 了较为严 重过 的磨蚀问题 ， 这方面的问题要加 以解决 ， 那么就 象完全消失 ， 必须 要利用更加优 良的技术来使得这方面的问题得 以解决 。 在该水 措施 。 而机组工件的表面上 ， 由于存在有保护层包衣 ， 便无需过 于频 电站之 中 ， 一共有两种形式 的引水电站 ： 一种是灌渠之上 的电站 ， 和 繁的对于过流部件加以加 以更换 ， 从而部件 的使用寿命也就极大 的 原水利工程相配套的坝后电站 ， 而另外一种则是河道引水电站 。相 延长 。 该技术相 比以往传统的保 护技术来说 ， 不仅成本低廉 ， 其推广 对来 说 ， 坝后式电站所呈现 出的水质较 为 良好 ， 而引水式 电站水 质 也更加 的方便 。 则较 为浑浊 。而也正是泥沙的磨蚀 和生态 的变化 ， 导致水轮机的机 实验小组要对抗 磨材料进行 筛选 。利 用输沙量 颗粒 的分析方 组出现了较为严重的磨蚀 问题 。 下文 主要针对水轮机过流部件抗磨 式 ， 来对于机组进行试验 ， 通过试验结果 来看 ， 环氧金刚砂所呈现 出 蚀 的相关技术进行 了全面详细 的探讨。 的常温修补功能以及抗磨蚀等方面 的性能是较为优秀 的。 但是其 中 １ 引水 式 电站 的 腐 蚀 现 状及 损 失 也存在一个问题 ，那 就是无法完美 的和母体材料粘结 契合在一起 ， 某省拥有 ５ １ 座５ ０ ０千瓦 以上的 电站 ，一共有 １ ３ ０台水 轮发电 ３ － ６ 个月便有超过 ５ ０ ％的材料会发生脱 落。但是如果说将温度提高 机组 ， 装机 １ ６ １ ． ８ ６ ２ ｍｗ ， ２ ０ ０ ０ 年 的发 电量有 ２ ０ ． ８ ４ ４ ｇ ｗ ｈ ， 其 中河 道引水 到 ５ ０ ℃左 右 ， 那么在这一温度环境下所呈现 出的施工效果最佳 ； 但 式 电站有 ２ ６ 座， 占总数的一半 以上 。 水轮发电机组 的总数也 占了总 是如果说使用橡胶弹性涂层材料 ， 那么就可能会导致叶片的负压 区 台数 的半数以上 。这些 电站所处 的河流都是某省 内泥沙较重 的河 域发生一定的问题 ， 严重情况下甚至会全部脱落 。依据相关 的实验 流， 比如 ， 某些河流每年平均 的输 沙量是 ２ ５ ８ ０万 吨 ， 这些输沙量 比 结果分析来看 ， 研究小 组最后得 出的结论是 ， 使用 中温环氧金砂 来 较大 的河 流都存在水轮机磨蚀 问题 。随着 小水 电站 建设 步伐 的加 对于水轮固件进行修补 ， 那 么所呈现 出的抗磨蚀效果最佳 。 快， 全省 ５ ０ ０千瓦 以上的电站中引水 式电站的比重越来越大所 以解 复合尼龙喷涂粉末是一种灰 白色 的混合粉末 ， 这种粉末 材料特 决水轮机磨蚀问题成 了当务之急。 殊， 抗磨性能和粘接性能都非常好 。 粉末喷涂 的加工过程是 这样 的 ， １ ． １ 磨蚀造成的损失很 多 要先将转 轮加 热至 ２ ０ ０度 ， 然后在表面喷砂 ， 粉末 经高温熔 流后 会 首先 ， 在发生 了磨蚀状 况之后 ， 水 轮机 本身所呈 现出的相应效 形成保护膜 ， 这个保 护膜 的抗磨系数是钢 的 ２到 ３倍 ， 抗磨蚀 的性 率大幅度的下降， 相关 的发 电量也逐步 的减少 。水轮机 自身 的效率 能也 比钢提高 了 ０ ． ５ 倍 ，粘接 强度 和剪切强度都大 幅度提高 了， 延 降低 ， 实 际上表现在 容积率 、 运 行效率 、 水 能效率等 几个方 面的衰 长了工件的使用 寿命 ， 使用期 的效率也提高了。 而且操作 十分简单 。 减。 而发电量的下 降， 所 带来 的经济损失不仅是收益 ， 还有配件材料 它的操作流程是这样 的。要先将转轮去油直到露 出金属本体 ， 面表 以及成本等 ， 人工费用 达到了 １ １ ６ ９万元 ； 其次 ， 在磨蚀 的影响之下 ， 最好有一点毛糙 ， 在转 轮表面涂抹一些活性剂 ， 这样 既可以提高 防 水轮机运行 的安全性会 由于磨蚀的 因素存在 ， 而大 幅度 的降低 。水 水性 又可以提高粘 接力 。紧接着 要在烘 箱里把 温度加 至 ２ ０ ０ ｏ Ｃ到 轮机本 身会由于磨蚀的影响 ， 加大振动幅度 ， 导致漏水现象 出现 。 案 ２ ２ ０ ￣ Ｃ 后保温半个小 时到一个小时。 然后取出来有压缩空气压缩 ， 然 例水 电站 的顶盖 曾经 出现过穿孔性质 的故 障 ， 但是处 理及 时 ， 避免 后用喷枪把粉末喷涂在转轮表面 ，可以多次喷涂来达到厚度要求 ， 了厂房被淹 的情况 发生 ， 那 么在 这样 的情况下 ， 如果说水 轮机 自身 最后在烘箱 内加温到 １ ８ ０ ￣ Ｃ 直到固化 ， 一个小时后取 出。 的磨蚀 问题无法解决 ， 那么水 电站运行过程 中的安全问题也就必然 环 氧金 刚砂涂层技术 的粘 接性 能比较优异 ， 操作也很简单 。在 无法得 到有效 的保障 ； 最后 ， 水 轮及 自身的运行过程 中相关 成本 ， 也 常温下加温到 ５ ０到 ６ ０ ℃的时候 ， 粘接抗拉 强度 和剪切强度都会达 就犹豫磨蚀影响带来的效率下降 ， 而使得生产效益下降 。发 电量 的 到最佳状态 ， 环氧金刚砂涂层技 术的抗磨系数是钢 的 ２倍 ， 抗魔石 减少不仅仅会使得工作 量增 加 ， 还会 导致设备的检修周期 、 维 修周 性 能等 同于钢 。采用上述 新技 术不但操作 简单 ， 而且延长 了部件 的 期 等方 面的工作大幅度增 长。如此 以来 ， 水轮机的经济效益也就不 使用 寿命 ， 提高了转轮 的效率 ， 成本也降低 了很多。 可 避免 的下 滑 。 结束 语 １ ． ２过去的水轮机抗磨蚀措施效果不是很理想 综 上所述 ， 通过新技术 的使用 ， 能够极 大的提升 相关部件 的寿 以前的措施是经常更换母体材料 ， 但是 费用太高 ， 效果也 不是 命 ， 增强其所 具有的抗磨蚀效果 ， 如此 以来便 有效的较低 了磨蚀所 很 明显。 比如紫荆关一级水 电站 自从改装 了镍铬 不锈铸钢 叶片转 可能带来 的经济损失。但是需要 引起重视 的是 ， 新技术在实际使用 轮， 虽然运行 时间 比原有的低碳钢转轮延 长了半年 ， 但是费用却是 的过 程 中 ， 在 温 度 上 的 把 控 较 为 困 难 。 如 果 说 无 法 切 实 有 效 的 对 于 原来 的两倍 。以前的其他措施还有 ， 金 属喷焊技 术和镶衬 辉绿 岩铸 温度进行控制 ， 那么便无法有效的保证维护效果。而在使用复合尼 石 技术等 。金属喷焊技术可 以提 高转 轮叶片 出水边 背面抗空蚀 能 龙修 复技术的过程 中， 应 当要先对 于整个 转轮组加 以清理 后 ， 再进 力， 但是有一个弊病就是 ， 这项技术 只能保护 叶片背面 ， 整个转轮得 行 ， 所呈 现出的修补效果更加 良好 。 不 到保 护 ， 而且加工的难度大 ， 加工的过程 中叶片很 容易变形 和龟 参 考 文 献 裂， 所 以没有得到大范围的推广 。 镶 衬辉绿岩铸石技术 ， 虽然能够使 『 ｌ １ 齐业全． 水轮机过 流部件抗磨蚀新技 术ｆ Ｊ １ ． 安徽科技 ， ２ ０ １ ２ （ １ １ ） ， 抗磨蚀 能力增加 ， 但是 镶衬加工 的工作量非常 大 ， 而且 加工工具也 ［ ２ ２陈德 ］ 新， 杨 建设 ． 多泥 沙河流水轮 机 的抗磨 蚀对 策【 Ｊ ］ ． ， Ａ － Ｉ Ｌ黄 河 ， 有很严格的限制 ， 所以应用的并不广泛 。 除 了以上措施 ， 还有一些解 ２ ０ １ ３ （ ５ ） ． 决局部磨蚀问题 的措施 ， 比如加装 扰流板 ， 加高尾水水位等 ， 但是这 ［ ３ ］ 温晓 军， 张冰 雪． 万 家寨水 电站水轮机 抗磨蚀 的主要措施 ［ Ｊ ］ ． 中国 水利 ， ２ ０ １ ２ （ ６ ） ． 些措施都不能彻底解决水轮机 的磨蚀问题 。 ２ 新技 术 的 优 点 和 实 验过 程 近年来 ， 利用水轮机组 的磨蚀研 究工作来看 ， 研究人 员发现使 用非金属抗磨蚀 的新技术 ， 所 呈现 出的优点较 多。例 如在水轮机组
水轮机叶片耐磨蚀梯度涂层制备技术分析 周泽伟
水轮机叶片耐磨蚀梯度涂层制备技术分析周泽伟摘要：为了有效的减少由于工作导致汽蚀以及冲蚀磨损汽轮机叶片，出现降低汽轮机叶片出现损伤导致汽轮机叶片寿命缩减，频繁更替等问题，通过梯度技术得到水轮机表面涂层的梯度分布，并应用立式万能摩擦磨损试验机和德国蔡司研究级体视显微对涂层的耐磨性进行分析。
通过耐磨分析数据表明，应用碳化硅为涂层的水轮机叶片具有更好的耐腐蚀性，其耐腐蚀性是没有涂层的四倍，极大的提高了水轮机叶片的耐腐蚀程度，增大了水轮机叶片的使用寿命。
与此同时，应用梯度涂层技术是合理、可行的，对于涂层技术要做到由里到外涂层中的碳化硅含量和粒度是改变的，要随着碳化硅含量的增加而粒度要逐渐减少。
关键词：涂层梯度；耐磨性；水轮机；碳化硅0前言我国是一个水资源较为丰富的大国，水资源经济能够为40.2亿千瓦的装机容量，水利是我国重要的战略资源，但是水利技术的发展建立在河流落差较大的地形环境中，在河流落差较大的区域往往泥沙的含量也是特别高。
在应用水轮机进行水利发电时，当泥沙在高速运转的水轮机表面流过时，会对水轮机表面产生巨大的破坏，对水轮机以及其他电器设备的安全造成巨大威胁，更严重的会威胁到整个电网的安全运行。
当水轮机过流部件受到水流的冲击，造成严重磨损，会使得部件出现漏穿等缺陷，严重影响汽轮机的安全可靠性，甚至会降低汽轮机的效率等，并且由于造成汽轮机损坏要对其进行检修或者更换，频繁的检修或者更换对国家电网造成巨大损失，并且还会直接影响到电网的正常运行。
据统计，我国目前有30%的水轮机组受到泥沙流的迫害，其中涉及到的机组达到了1.3万台。
因此国内一些专家学者对汽轮机的耐腐蚀性进行了深入的探讨，目前主要应用的耐腐蚀性技术有三种，第一种是优化叶片技术、第二种是采用喷涂不锈钢层、第三种是减少水的含沙量。
在实际工程应用中，最常用的的事喷涂技术，应用喷涂技术对表面进行喷涂，随着科技的发展，新的喷涂技术应运而生，例如互穿网络、梯度功能的涂层技术，甚至还有具有自我修复功能的复涂层技术等。
水轮机过流部件抗磨蚀的新技术探究
２ 水 轮 机 过流 部 件 受 损 的 成 因
（ １ ） 综合检 修技术 。水轮 机组在实 际运 行 中要借助 机 电控
而机 电调控 失误也是 引起 水轮机磨蚀 水轮机 组作为水 力发 电的主导 设备， 在进 行 电力发 电生产 制系统完成 自动化操作 ， 解决水轮机部件磨 蚀问题应注重检修技术 的灵活 时易发 生损坏现 象 ，特 别是零 部件磨 蚀易造 成不 同的机 电故 的常见 因素 。
部 件 磨蚀现 象 的成 因 ， 并提 出 了抗 磨蚀 处理 的新 技 术 ， 最 后 阐述 了水 轮机 组 日常管 理 的措 施 。 关键 词 ： 水 轮机 ； 磨蚀； 成 因； 处理 技 术
０ 引言
水 力 发 电凭 借 其 成 本 低 、 易取材 、 产量大等特 点 ， 与 火 力 发 电一 并 成 为 发 电生 产 的 主要 方 式 。 水 轮 机 组 是 水 电站 发 电 的核
心设备 ， 负责将 水能转换为动能 ， 最终转变为 电能供应使用 。由 于电能产量指标 的持续上升 ， 水 电站机 组工作面 临着许 多损耗
强 行旋转等 现象 ， 从而使设 备操 作失 去了原有 的 性风险 ， 机 组零部件 磨损、 腐蚀 的发生次数增 多 ， 应 及时安排专 现 异常卡死 、 业人员采用 新技术进行处 理，全面保 障机 组 日常运行 的效率 ， 控制流程 。
常 损 坏 也 逐 渐 增 加 ，采 取 必 要 的 抗 磨 蚀 处 理 技 术 是 不 可 缺 少
的。 近 年来， 我局与全 国水轮机 磨蚀 试验研究 中心合作 、 试验和
图 １ 水 斗 式 水 轮 机
应用推广 了几种 非金属抗磨蚀新技 术 ，其应 用于水轮机 中， 起
到 了 良好 的抗 磨 蚀 效 果 。
水轮机过流部件气蚀缺陷修复涂层及其制备方法[发明专利]
![水轮机过流部件气蚀缺陷修复涂层及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e356c1f309a1284ac850ad02de80d4d8d15a01e4.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010242303.X(22)申请日 2020.03.31(71)申请人 国家电网有限公司地址 100017 北京市西城区西长安街86号申请人 国网新源水电有限公司 国网新源水电有限公司富春江水力发电厂 硕投（武汉）高分子技术有限公司(72)发明人 李青锋 高韫章 张斌 吴成东 冯俊 钱巨林 陈楠 傅嘉辉 彭礼平 黄建范 蒋路 (74)专利代理机构 杭州新源专利事务所(普通合伙) 33234代理人 郑双根(51)Int.Cl.B05D 5/00(2006.01)B05D 7/24(2006.01)C09D 175/04(2006.01)(54)发明名称水轮机过流部件气蚀缺陷修复涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种水轮机过流部件气蚀缺陷修复涂层,包括依次涂覆在过流部件缺陷部位的陶瓷修补层、环氧粘接底涂层、高韧性聚氨酯过渡中间层和聚氨酯弹性体面涂层，所述高韧性聚氨酯过渡中间层为无溶剂双组份聚氨酯涂料层，该无溶剂双组份聚氨酯涂料层由三官能团的异氰酸酯交联剂组份和二官能团的氨基化合物组份构成。
本发明能够同时具有易于操作，防护性好和不易脱落的特点。
权利要求书2页 说明书5页CN 111229566 A 2020.06.05C N 111229566A1.水轮机过流部件气蚀缺陷修复涂层，其特征在于：包括依次涂覆在过流部件缺陷部位的陶瓷修补层、环氧粘接底涂层、高韧性聚氨酯过渡中间层和聚氨酯弹性体面涂层，所述高韧性聚氨酯过渡中间层为无溶剂双组份聚氨酯涂料层，该无溶剂双组份聚氨酯涂料层由三官能团的异氰酸酯交联剂组份和二官能团的氨基化合物组份构成。
2.根据权利要求1所述的水轮机过流部件气蚀缺陷修复涂层，其特征在于：所环氧粘接底涂层的厚度为150～400μm，所述高韧性聚氨酯过渡中间层的厚度为100～200μm，聚氨酯弹性体面涂层的厚度为500～700μm。
水轮机过流部件抗磨蚀的新技术
随着小水电建设步伐的加快，全省500kW及以上电站中引水式电站所占比例越来越大，见表1。
表1 河北省500kW及以上引水式电站发电量简况
水轮机过流部件抗磨蚀的新技术
简介：针对河北省引水式电站水轮机磨蚀严重问题，应用非金属抗磨材料涂层防护水轮机过流部件效果明显，并推广应用取得了显著经济效益。
关键字：水轮机 抗磨蚀 过流部件
河北省小水电站基本分两种类型：一类为原有水利工程配套而建设的坝后式电站和灌渠上的电站；第二类是河道引水式电站。第一类电站水质好、水流清澈；第二类引水式电站存在水质差、杂物多、泥沙含量大等问题。加上近年来生态环境恶化，水土流失加剧及建设初期考虑泥沙磨蚀问题不够充分，所以引水式电站水轮机泥沙磨蚀问题愈演愈烈。这个严重的问题就摆在了我们面前。
年份
1989
1990
1993
1997
500kW及以上电站发电量(GWh)
192.856
204.449
161.637
362.52
引水式电站发电量(GWh)
59.524
83.2939
71.02
164..86
40.74
43.97
55.26
1 河北省引水式电站磨蚀现状 1.1 引水式电站分布情况 河北省水利系统单机500kW及以上电站51座，水轮发电机组总台数130台，装机161.862MW，2000年发电量20.844GWh，其中河道引水式电站26座，占50.9%，水轮发电机组总台数70台，占53.8%，总装机60.202MW，占37%，2000年发电量114.80GWh，占55%。分布在漳河、滹沱河、唐河、沙河、拒马河、潮白河、滦河干流及主要支流上。
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水轮机过流部件非金属耐磨防腐涂层材料的新技术
水轮机由于长期与泥沙接触产生冲击，摩擦导致磨损，水轮机磨蚀破坏后水轮机水能效率、容积效率及机械效率大幅度降低。
在泥沙河流中易产生空蚀、磨损联合作用，转轮破坏形成鱼鳞坑，叶片背面呈海锦状蜂窝麻面，叶片厚度变薄，出水边成锯齿状破坏，每年至少修补1～2次，因修型不佳，叶片变型，使水轮机水能效率降低，达不到额定出力，直至转轮报废。
磨蚀不但使水轮机导水叶端面与上下抗磨板漏水严重，同时呈沟槽锯齿状立面磨损，使导水叶变薄，间隙增大，也导致了严重漏水，使水轮发电机组关机时间延长不能正常停机。
水轮机主轴密封漏水沿主轴喷向水轮机推力轴承，致使推力轴瓦进水，引起烧瓦事故。
水轮机锥管、补气架、固定导叶等过流部件也有不同程度鱼鳞坑状磨损。
水轮机磨蚀破坏使水轮机组振动加剧，关机时间延长，漏水严重等问题都直接威胁水轮机组的安全运行。
水轮机磨蚀破坏除了使电站发电量下降、安全性能降低外还增加电站检修工作量，检修次数增加，检修时间延长，缩短了检修周期，使电站运行维护成本增加，电站经济效益下降。
由于水轮机过水部件的磨蚀给水电站的安全运行及经济效益带来巨大损害，如何防治水轮机空蚀一直是水电站运行中的一个重要技术难题。
近年来，我们采取了各种抗磨蚀的技术措施，但效果都不十分理想。
(1) 采用更换母体材料，提高抗磨蚀能力，效果不明显，而且费用较高，紫荆关一级水电站由低碳钢转轮改换为镍铬不锈铸钢叶片转轮，运行时间比原低碳钢转轮延长半年，但费用是原转轮费用的2倍。
(2) 采用金属喷焊技术，提高了转轮叶片出水边背面抗空蚀能力，由于工具限制，只能保护叶片背面，不能将整个转轮保护，且加工过程中叶片热变形和龟裂不易克服，加工难度大，工艺不好掌握，推广应用困难。
(3) 镶衬辉绿岩铸石技术，虽能增加固定的抗磨蚀能力，但由于加工工作量及镶衬工作量大，受加工工具限制不易施工，应用困难。
(4) 除上述措施外，还采用过加装扰流板、加高尾水水位等抗磨蚀方法，但都是解决局部磨蚀问题，不能彻底解决水轮机磨蚀问题。
近年来全国水轮机磨蚀试验研究中心采用水轮机过流部件抗磨蚀新技术试验和应用推广了几种非金属抗磨蚀新技术，其优点与创新点在于：①整体加工、消除局部变形；②可在复杂、窄小的转轮流道中全方位的涂抹保护；③在工件表层形成包衣替代过流部件的更换，延长过流部件使用时间；④工艺简单，易操作、费用低、易推广。
喷涂型聚氨酯弹性体是一种先进的高分子材料，它是由聚氨酯弹性体和环氧树脂为基体制备的复合材料，在浆液冲蚀磨损和腐蚀磨损领域中应用日益受到关注。
喷涂型聚氨酯弹性体耐磨防腐材料在耐酸碱腐蚀方面有天然的优势，耐磨性能是硬质合金钢的8倍，是硫化橡胶的7倍，是超高分子聚乙烯的3倍；可耐受PH值3-11的酸碱油水等介质的侵蚀，防腐性能优秀，而且密度小；还可以保护机件不受水蚀磨损、气蚀磨损、冲蚀磨损，抗冲蚀性能能够与高铬铸铁等媲美。
耐磨防腐聚氨酯弹性体喷涂材料具有良好的耐磨腐蚀性能和抗冲蚀磨损性能，更重要的是与之相配套的粘接剂性能优越，有效的解决了耐磨材料与基材粘接力弱，易脱落的问题。
在受到长时间冲击与机械作用后依然有对基材表面超强的附着能力，可以应付机件在液态或半液态介质中部件的线速度小于28.5m/s时涂层不脱落，成功应用于各种复杂的动态工作环境中，发展前景十分广阔。
这种耐磨涂层的邵氏硬度跨度很大，从邵氏A45到邵氏D60不等，可根据不同的工况环境调节硬度，增加了极性基团的含量，充分利用氢键提高分子间作用力，有效延长涂层有效的时间，可谓是真正的通用性表面处理材料，可广泛应用于各个需要提供防腐耐磨防护的工业领域，并取得了良好效果。
采用非金属抗磨蚀涂层材料保护转轮工艺简单易操作，可延长转轮使用时间，叶型变化小，保证了转轮高效率，并节省了大量资金。
固定部件采用耐磨防腐聚氨酯弹性体喷涂简易快捷，效果良好，延长机组顶盖及上、下止漏环使用寿命，基本保证了水轮机迷宫间隙，减少了漏水量，提高了水轮机容积效果10%～20%，极大地降低了检修成本，缩短检修时间，涂层寿命一般会比普通金属材料提高十倍以上，若能将这一新技术得到普遍应用，将能取得十分显著的经济效益。