水轮机的空化空蚀、泥沙磨损
水轮机课件——水轮机的空化与空蚀
➢水轮机的泥沙磨蚀
当水流中泥沙含量较大时,会对水轮机产生磨 损.同时,大量泥沙携带大量的“空化核”,使空化 容易发生.空化侵蚀与泥沙磨损同时发生时,两者 的破坏作用,称为磨蚀,对水轮机过流部件的破坏 作用很强.是单独空化和单独磨损的许多倍.
泥沙磨损的特征:鱼鳞坑或沟槽,带金属光泽
2）空化经历初生—发育—溃灭过程，空泡溃灭时产生微射流与冲击波，对 过流表面形成破坏。空化的破坏机制有：机械破坏作用、电化学侵蚀、 化学侵蚀与各因素的联合作用。
3）水轮机的空化类型有翼型空化、间隙空化、局部空化与空腔空化。各有 不同的发生部位。
4）水流中泥沙含量大时，水流容易空化，同时发生泥沙磨损，二者联合作 用时对水轮机的破坏作用大幅度增强。
典型磨损（带金属光泽）
空化与磨损联合作用:金属变色,叶片如锯齿
严重磨蚀叶片,千窗百孔,面目全非
➢水轮机磨蚀蚀的防护
采用金属、非金属抗磨材料进行过流部件的 表面防护，可以减轻水轮机的空化破坏与泥 沙磨损。常用的材料有环氧金刚砂涂层、碳 化钨喷涂、聚氨脂涂层、不锈钢堆焊层。
用环氧金刚砂作表面保护
➢空蚀的破坏机制
一、空泡的溃灭与冲击压的形成 1高速射流与微水击
空泡在百分之一至千分之一秒时间内溃灭，形成高速 射流与微水击，射流速度100m/s以上，冲击压数千 ata.
２空泡回弹产生冲击波 初生发育最大溃灭反弹溃灭数次反复
➢空蚀的破坏机制
机械破坏作用：强大的冲击压直接作用于过流表面，形成
机械破坏，并长期反复作用形成疲劳破坏．
➢空化核学说
液体中含有以不同形式存在的微小气泡,这些微小气泡在低压 环境中会发育为较大的空泡或空穴,导致空化的发生,称之为空化 核.
工质为浑水时水泵与水轮机的空化与空蚀
高．浑水时气核数量远多于清水；浑水发生空化时，气泡渍灭引发的夹沙射流强度大于清水射流，
由于这两个因素致使在含沙水流工作的水泵与水轮机，在相同的装置条件下，空蚀破坏较清水时
强烈．目前，空化流场计算和空化数计算都存在着把空化压力取做海拔高度为零时清水的汽化压
力的错误，使计算结果严重失实．
’
关键词：水力机械；水泵；水轮机；空化压力；空化；空蚀
天然水的初生空化压力与临界空化压力之间， 依据水质不同，约有４～５ ｍ水柱高的差值，此间将 发生不同程度的空化，因而在过流元件也将发生不 同强度的空蚀．
试验表明，当水中含沙时，随含沙质量浓度的增 大，水的初生空化压力值和临界空化压力值都将随 之增大，其根本原因是泥沙表面缝隙中寄存大量的 气核，从而使含沙水中气核数量远比清水要多．为了 彻底揭开含沙水中工作的水泵与水轮机比在清水中 发生更为强烈的空化与空蚀的主要原因，笔者专门 主持进行了清水中单一沙粒发生空化的过程试验 研究．
ｓａｎｄ ｗａｒｅｒ ｗｉｔｈ ｄｊｆ托ｒｅｎｔ ｓａｎｄ ｒａｄｉｕｓ
２ 泥沙粒径对浑水空化压力的影响
试验表明，当站址一定、水中含沙质量浓度相同 时，不同泥沙粒径大小将显著影响浑水的空化压力 特性；泥沙粒径越小则初生空化压力与临界空化压 力越高．
试验前，先用筛子将同一沙质（即取自同一河 道、同一位置的泥沙，沙子的矿物质成分与比例相 同）的泥沙粒径分成３个等级：０．０４５～０．０５３， ０．０５３～０．０７５，０．０７５—０．１００ ｍｍ，然后将这３种 粒径情况的泥沙调配成相同质鼍浓度为８ ｋｇ／ｍ３ 的３种水样．利用空化压力测定仪分别测量３种水 样的初生空化压力和临界空化压力的６次平均值， 其结果见表１．
２０世纪６０年代初期，苏联莫斯科动力学院教 授奥拉赫拉斯维利在国内多泥沙河流水电站水轮机 遭到严重破坏的调查分析基础上，系统地提出了水 轮机“泥沙磨损”理论Ｈ Ｊ．此后，我国一些水力机械 业内人士也对水力机械的“泥沙磨损”进行了研究． 尽管早已由试验证实，单纯的所谓“泥沙磨损”一说 不符合实际”Ｊ，但长期以来并没有揭示含沙水流工 作的水力机械通流元件比清水介质破坏严重的根本 原因．
浅谈水轮机的空化和空蚀
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。
混流式水轮机转轮泥沙磨损和空蚀破坏的修复
【 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 】 Ｔ Ｋ ７ ３ ０ ． ８ 【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】 ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ２ ８ — ０ ０ ６ ３ — ０ ２
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 １ ３ ～ １ ５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
叶片式流体的空蚀泥沙磨损及水力振动
2化学作用 当空泡被压缩时由于体积突然缩小温度要升高放出热量；同时水锤压力对金属表面的冲击也要产生局部高温当空泡凝结时局部温度可达到300°C左右所以在这种高温、高压作用下又促使了空蚀对金属表面的氧化这就是化学作用 3电化作用 气泡在高温高压作用下产生放电现象这就是电化作用因为金属表面被高压液流反复冲击的部位会产生很大热量温度升高形成热端将会与邻近点的非冲击部位冷端 构成一个热电耦在热电耦的回路中产生电势使金属内部有电流通过也产生电化腐蚀电解作用致金属表面变暗变毛加速机械破坏作用
第三节 水力机械的泥沙磨损 河流中普遍夹带有大量的泥沙尤其是黄河的含沙量居世界首位那么当大量泥沙经过水轮机会对电站的运行对水轮机造成什么影响呢 对多泥沙河流上水电站的水轮机泥沙磨损是一个普遍存在的问题
一、泥沙磨损的定义 水力机械的工作水流中具有一定对内的坚硬沙粒冲撞过流表面而将造成材料的微体积剥落这一过程称为泥沙磨损 二、泥沙磨损的危害 磨损过流部件ηv↓ η↓ p↓引起机组振动
水力机械的空化系数=
—称为外空化指标安装机组时控制 —称内空化指标设计时控制 因为 是无因次的它是水力机械空化现象的相似准则对几何相似工作在相似工况的机器 =const 空化或空蚀比转速 C=5.62nqv1/2/△hr3/4
泥沙磨损对水轮机的影响以及防御措施
泥沙磨损对水轮机的影响以及防御措施摘要：水轮机在工作时，如果通过其内的水流含有大量的泥砂，则坚硬的泥砂颗粒将撞击和磨损过流部件的表面，从而使机件发生疲劳甚至损坏，这种现象称为水轮机的磨损。
水轮机磨损会产生严重的后果，轻时需检修处理，重时需要更换零部件甚至更换转轮。
本文通过对泥沙磨损、影响因素、防御措施等方面进行分析，提出了解决措施。
通过这些措施来提高水轮机的工作效率和使用寿命，具有实用价值和经济价值。
关键词：泥沙磨损影响磨措施1前言: 近些年来，国内外曾对泥砂磨损的机制、各种金属与非金属抗磨材料的抗磨稳定性、防止水轮机泥沙磨损的各种技术措施等进行了大量的实验室和现场的试验研究，取得了很多的成果。
我国黄河上的一些水电站也积累了诸如转轮的补焊修复，转轮叶片抗泥砂磨损的非金属材料复涂等方面的成功经验。
但是，水轮机泥砂磨损领域存在的问题仍很大，有待进一步的研究。
特别是要根除泥砂磨损给水轮机运行带来的严重危害，必须从水库和水电站沉砂设备的合理设计和运用，改善在含砂水流中工作的水轮机抗磨性能，研制抗泥砂磨损稳定性高的金属与非金属材料等方面入手，采取综合技术措施才能达到这一目的。
2.1 影响泥沙磨损的因素2.1.1砂粒破度，形状，尺寸，含砂量等。
（砂成分：石英，长石，花岗石硬度↑；形状：棱角形，尖角形，圆形等。
粒径>0.25mm不允许通过水轮机，建议0.05或0.05~0.1mm）2.1.2材料的抗磨性能（如金属表面渗碳，涂料，环氧金刚砂，抗磨橡胶等）。
2.1.3水流状态（水流速度及冲击方向）。
一般认为磨损量与流速成三次方关系2.2.1主要的抗磨措施防止泥砂对水轮机的磨损需要采取多方面的措施方能奏效。
一方面减少水轮机的泥砂数量，另一方面采用合适的机型、合理的运行方式以及抗磨材料，综合起来可分为如下几个方面：2.2.2.结构设计上改善水流流态在结构设计上尽量使过流表面平滑，没有凹凸不平，窄缝等造成局部旋涡产生。
3_水轮机的空蚀空化(11水动)
（2）空蚀破坏类型
空蚀类型
翼型空蚀 间隙空蚀 局部空蚀
特
点
多数情况下位于叶片背面下部片出水边 位置 发生于叶片外缘于转轮室之间叶片根部 与转论体之间的间隙附近
由于局部流态变化而造成，如固定螺丝、 台阶、凹陷，混流式上冠减压孔
空腔空化
反击式水轮机在非设计工况形成的涡带
23
（3）空腔空化的机理
反击式水轮机所特有的一种旋涡空化。对于反击式水轮机， 在非设计工况运行时，转轮出口水流存在一定的圆周速度分量， 在其作用下，在转轮后产生涡带，涡带中心形成很大的 负压，这种涡带一般以低于水轮机转 速的速度在尾水管中旋转，造成尾水 管中流场发生周期性的变化，并引起 机组的振动和噪音。
第三章 水轮机空化与空蚀
第一节 空化与空蚀的机理
一、水轮机空蚀与磨损情况简介
在我国已投产的电站中，相当一部分电站 由于空蚀磨损破坏，导致机组效率下降、出力 减小、振动加剧，不仅威胁水电站的安全运行， 而且严重威胁电网的安全运行。
2
三门峡水电厂机组在泥沙 磨损和空蚀的联合作用下， 水轮机过流部件严重破坏， 水轮机运行15000小时必 须扩修，其中4# 机运行2 年过流部件严重损坏，效 率下降 8.7%。
3
黄河上游的刘家峡水 电站由于空蚀磨损破坏， 不仅转轮上出现大面积破 坏深坑，活动导叶关闭不 严无法停机，有时被迫安 排两台机组进行扩大型大 修。
4
宝珠寺水电站由于机组运行 工况较差，转轮上冠靠叶片 背面根部发生较严重的空蚀 破坏，尾水管锥管里衬上在 4个补气管根部 (顺水流旋 转方向斜向下约45o处)气蚀 严重，面积达600mm×700 mm，最严重的已气蚀穿孔。
20
C、冲击波理论
水轮机防泥沙磨损及气蚀报告060207
缅甸瑞丽江水电站泥沙磨损对水轮机设备的影响及防止泥沙磨损及空蚀措施报告中国水电顾问集团公司昆明水电勘测设计研究院2005.121. 前言1.1 电站概况瑞丽江水电站位于缅甸北部掸邦境内紧邻中缅边境的瑞丽江干流上。
电站距缅甸南坎、曼德勒的公路距离分别约为63km、539km。
电站至中国境内的瑞丽、昆明的公路里程分别为94km、893km。
工程采用引水式开发，坝高47m，库容2683×104m3,引水隧洞长约5km，厂房为地面厂房，装机4×100MW。
主要水工建筑物包括：首部枢纽、引水系统和厂区枢纽。
工程主要目的为发电。
计划2007年5月首台机组发电。
1.2 电站自然条件(1)气温多年平均气温20.1℃最高气温36.0℃最低气温 1.2℃(2)相对湿度年平均相对湿度79%月平均最大湿度87%(3)泥沙特性多年平均含沙量0.76 kg/m3 悬移质粒径组硬矿物含量表(5)电站多年平均发电量3022×106 kW〃h(6)年利用小时数7555 h(7)电站保证出力172.8 MW 1.3 电站参数(1)水库调节特性：日调节(2)上游水位水库校核洪水位（p=0.05%）734.17 m水库正常蓄水位725.00 m水库死水位713.00 m(3)下游尾水位最高尾水位(p=0.2%) 400.80 m设计尾水位395.50 m(4)电站水头最大水头330.10 m电能加权平均水头305.01 m额定水头299.00 m最小水头299.00 m(5)电站径流量多年平均流量365m3/s(6)水轮机主要参数水轮机型号HLA351a－LJ－280转轮进口公称直径D1 2800.0 mm水轮机额定功率102.0 MW额定转速428.6 r/min额定流量~37.62m3/s飞逸转速〈680.0r/min吸出高度~ -8.55m水轮机轴向水推力: 正常工况〈l50.0 t过渡工况〈190.0 t水轮机机坑直径4000.0mm水轮机进口球阀直径1800.0mm2. 问题的提出2.1 瑞丽江水电站水轮发电机组的特点：a). 机组运行水头高瑞丽江水电站最大运行水头为330.10m，最小水头也达到299.00m，电站属高水头混流式水电站。
第三章 水轮机的空化与空蚀(10)
水轮机的空化和空蚀
空化与空蚀的机理
一、液体的空化特性
① 水在一个标准大气压下（10.33 m水柱）， 温度升高到100℃时，水便汽化沸腾。 ② 如果把压力降低到0.24m水柱时，水温仅20℃ 左右，水便汽化沸腾。
液体 P=C，t°↗引起的汽化状态——“沸腾” 液体 t°=C，P↘引起的汽化状态——“空化”
pk p min pv
代入上式，化简得：
pa pv Hs H r r
在实际计算中，考虑到海平面的平均大 气压为10.33m水柱。根据气象条件，大气压 力与平均值之间，有可能降低0.3~0.4 m水柱; 一般河流水温多在5°~20℃，相应的汽化压力 为0.09~0.24m水柱。故取平均大气压近似为 10 m水柱。而水轮机安装处的实际高程各不 相同，根据实测低空大气层高度与大气压力 值的平均关系，海拔每升高900 m，则大气压 力降低1m水柱。
六、“空化核”存在的三种基本形式
1、水中存在不可溶性气体组成的微小气泡; 2、水中存在着悬浮的不浸润固体颗粒，这些 颗粒上附着许多微小气泡; 3、在固体壁面的微裂间隙中残存着微小气泡;
这些微小气泡在环境压力降低到某一界限压力 时，会膨胀发育为较大气泡，导致空化的发生。
七、液体中形成低压的5种原因
由此可以看出，k点的真空由两部分构成: ①由吸出高度 H s 所形成的静态真空 ②由于水轮机运行中所产生的动态真空
hv
所以，k点真空值的大小决定水轮机在最低压 力点是否会发生空化。但其中的静态真空是由装 置条件所决定的，与水轮机本身无，只有其中的 动态真空值 hv 才能反映出水轮机的空化性能， 即，在同样装置条件下，水轮机自身产生的动态 真空越大，越容易发生空化。
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。
水轮机的空化与空蚀
水轮机的空化与空蚀空化与空蚀现象在水轮机中非常常见，会造成水轮机的叶片磨蚀损坏，导致水轮机的性能与经济效益下降，改善空化与空蚀现象需要制造工艺水平的提升与设计的改善，超空化水轮机的空化、空蚀大大降低，但是它的实用化仍旧有很长的路要走。
标签：空化；空蚀；原理；种类；危害；降低空蚀的措施；超空化水轮机中存在的空化、空蚀现象会对水轮机的性能产生不利的影响，因此在设计运行时要尽可能地避免，并将空化、空蚀对水轮机的性能的不利影响降到最低。
空化现象指的是水轮机流道中局部压力降至临界压力时，水中气核慢慢成长为气泡，气泡将液体中的蒸气和溶液中析出的气体包裹起来。
当进入压力较低的区域时，气泡则会逐渐长大，当气泡随水流运动到压力较高的区域时，在高压的作用下会迅速凝缩溃灭。
因此，空化是指气泡从集聚、流动、分裂到溃灭的这一过程。
空化现象不仅发生在液体内部，也会出现在固体边界上。
空蚀指的是由于空泡的溃灭所引发的过流表面金属材料的损坏。
空泡在溃灭的过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。
空化、空蚀会导致水轮机的性能下降，水轮机的过流部件表面会遭到损坏，甚至会使金属材料的局部发生脱落。
发生空蚀的主要原因是空泡溃灭所产生的机械作用，包括冲击波模式和射流模式两种。
通过对空蚀现象的观察，我们会发现空蚀在边界上分布并不均匀，而是集中在某些位置。
当第一个蚀坑形成后，在一定的条件下，它的发展速度要比其它的地方快，蚀坑越来越大、越来越深，最后将导致材料破碎而被水冲走。
除此之外，也可以用热力学和电化作用来解释空蚀现象。
空蚀产生的原因十分复杂，它在多重作用下发生，并且与化学腐蚀、泥沙磨损等相互促进，使得材料被进一步破坏。
水轮机按空化与空蚀发生的部位不同可以分为翼型空蚀、间隙空蚀、局部空蚀和空腔空蚀。
翼型空蚀是反击式水轮机的主要空蚀类型，在叶片的不同部位都有可能会出现空蚀区，转轮型号及运行工况都会影响到空蚀区的发展。
间隙空蚀指的是当水流通过狭小通道或间隙时局部流速会升高，导致压力下降而产生空蚀，间隙空蚀在转浆式水轮机中最为突出，发生区域多在转轮叶片外缘与转轮室之间以及叶片根部与转轮体之间的间隙附近。
泥沙磨损实验报告(模版)
西华大学上机实验报告一、实验目的1、水力机械空蚀与泥沙磨损的若干电站和泵站的实例；2、这些电站和泵站空蚀泥沙磨损破坏问题的具体解决方法；3、水力机械空蚀与泥沙磨损的最新研究动态；二、实验内容或设计思想通过计算机网络资源以及图书馆相关资料的查找，深化对气蚀与泥沙磨损产生机理以及解决方法的学习。
主要内容有：1、水力机械空蚀与泥沙磨损机理。
2、力机械空蚀与泥沙磨损电站实例。
3、发生空蚀与泥沙磨损电站及泵站处理方法。
4、国内外对空蚀与泥沙磨损先进研究动向。
三、实验环境与工具计算机网络资源四、实验过程或实验数据1水力机械空蚀与泥沙磨损机理1.1水力机械空蚀机理空化与空蚀是以流体为工作介质的叶片式流体机械（即水利机械）中可能出现的一种物理现象，它是一种在液体中发生的现象，在固体或气体中都不会发生。
任何一种液体在恒定的压力下加热，当液体的温度升高到某一温度时，就会开始汽化，形成气泡，这称为沸腾。
而当液体温度一定、降低压力到某一临界压力时，也会汽化，同时溶解于液体中的气体析出，形成气泡。
这种由于压力的变化而导致的液流内的空泡的产生，发展和溃灭过程以及由此而产生的一系列物理化学变化，称为空化。
水力机械由空化而引起的材料破坏，称为空蚀。
如水流流经有局部收缩的文丘里管时，当收缩截面上的压力降低到临界值时会在喉部发生汽化，形成空穴。
又如绕流翼型时，翼型背面压力分布图。
见图1.1图 1.1液体中空化区的形成空蚀是空化的直接后果，空蚀只发生在固体边界上。
如图1.2图1.2遭空蚀破坏的金属材料表面1.2磨损机理水力机械的泥沙磨损是一个很复杂的问题，一般认为是由于机械和化学作用的结果，当然主要是由于机械的作用。
当水流中的泥沙冲撞过流表面瞬间，可能产生高温高压，那么在高温高压作用下，因为水中含有气体，就很易使金属表面氧化，使金属表面的保护膜被破坏——产生局部腐蚀。
再加上泥沙不断冲击金属表面，就更加速金属保护层的破坏。
另外，由于坚硬的泥沙硬度一般高于金属材料的硬度，而且砂粒形状各异，有尖锐的菱角形圆形等，都以很高的速度处境在材料表面上。
水轮机过流金属表面泥沙磨蚀机理及其保护性措施
水轮机过流金属表面泥沙磨蚀机理及其保护性措施摘要：本文从水轮机在水电站实际运行状态中分析了水轮机过流金属表面在泥沙作用下受到磨蚀和空蚀破坏。
关键词：水轮机；泥沙磨蚀；空蚀1前言水轮机是一种利用水的落差来实现能量转换的机械，即把水能通过特制的机械设备转换为机械旋转能量，并带动发电机转子旋转，应用法拉第电磁感应定律，导线在旋转的磁场中产生电能。
导线即发电机定子线圈，由励磁装置给发电机转子线圈充磁产生旋转磁场。
本身带有能量的水流作功于水轮机转轮，将水能传递给转轮，转轮旋转作功，并通过主轴将旋转机械能传递给发电机。
作功后的水流排人尾水，完成第一步能量转换工作。
水流经过的地方就称之为过流通道。
在水轮机过流通道中工作的零件如蜗壳，座环，导叶，顶盖，底环，转轮室，转轮，尾水管，管型壳，机壳，喷嘴，喷针等都为金属（铸铁，铸钢，焊接碳素钢材，不锈钢或其它有色金属等）制造，所以这些零件也称为过流金属零件，其与流体介质直接相接触的部位就是过流金属表面。
当流体介质通过过流金属表面，并进行一定形式的能量交换时，过流金属表面就会受到流体介质的各种物理和化学作用。
如果在进行能量交换时过流金属表面出现组织缺陷或流体介质含有泥沙及化学腐蚀性物质，就会在过流金属表面发生明显的组织疏松和机体磨削现象，这种现象严重时将造成过流金属表面受到破坏而使整个机器丧失很大的作用功能。
轻则也会使机器的使用效果和寿命大为降低。
因此有效地减少或消除这种破坏影响已成为流体机械行业，特别是从事水轮机科研和生产的科技工作者们当前所面临的一个紧迫问题。
2 泥沙磨蚀中国幅员辽阔，南北方的气候，地质，植被，风沙，环保等自然环境都有非常太的显著区别。
从泥沙磨蚀角度来看，北方远比南方的情况严重得多。
如新疆，青海，甘肃，山西，河北，内蒙等地森林植被被严重破坏，风沙较大。
在汛期时，河流中水质含大量泥沙对水轮机过流金属表面磨蚀损害特别大，尤其是黄河流域更显得突出。
南方情况也不容乐观，同样是因森林植被被滥砍滥伐，随意开荒等自然环境遭到严重破坏，使长江有成为第二条黄河的威胁，也使许多水电站出现较严重的水轮机过流金属表面被磨蚀损坏的现象。
高速含沙水流对水轮机的空蚀和磨蚀
２ｏ ． ｏ５ ｏ ８Ｎ ．
高 速含 沙 水流 对 水 轮 机 的 空蚀 和 磨 蚀
黄 凯 ，林 成 刚
（ ．四川省 水利 水 电勘 测设 计研 究 院 ，成都 ，６ ０ ７ ；２ １ １０ ２ ．温江 区水务 局 ，成都 温江 ，６ １３ ） １ １０
【 摘 要】水轮机泥沙磨损和空蚀，严重威胁着水电站的安全经济运行，已成为急待解决的关键技术难题。本
键 技术 难题 。
状） ，深度 从 数 ｍｍ 到 数 十 ｌ ｌ ｆ ｔ ｍ。空 蚀 发 展 严 重
时 ，在螺 旋 桨 （ 或水 泵、水 轮机 的转 轮叶 片 ）
出水 边较 薄处 就会 穿孔 ，表 面整 块脱 落 ，使转 轮
失 去平衡 ，并 引起特 殊 的噪声 和破裂 声 ，甚 至发
长期 以来 ，磨蚀 问题 被广 泛研究 ，但 所做 的
时 ，金 属 的螺 旋 桨 在 很 短 的时 间 内就 遭 到损 坏 。 其后 ，在 水 轮机转 轮 叶片上 也发 现 了类似 的损 坏
１０天 ，需拆 除 全 部发 电机 及 水 轮机 上 层 结 构 ， １
情况 。研 究 表 明 ，这 是 由于一种 叫空 蚀 的现象 造
将转轮吊出来修补 ，拆装工作量很大。转轮及过
昂。全 国每 年 因磨 蚀造 成非计 划停 机 或汛期 低效 率运 行 的机 组 ，仅少 发电一 项就造 成 直接损 失上 亿 元 。黄河 三 门峡 电站 因泥 沙磨蚀 破 坏严重 ，汛 期被 迫 “ 水保 机” 弃 ，造成 巨大 经 济损 失 。 而汛 期 发 电的机 组 因遭受 严重破 坏 ，使水 轮机 过流部 件 的大 修次 数增 加 ，大修周 期缩 短 ，严重影 响 电
文综述 了水轮机空蚀破坏现 象和原 因，空蚀破 坏的类型、过程及其影 响因素；并阐述 了磨蚀 坏微 观过程、众说 纷纭的 磨蚀破坏机理 ，使人们对水轮机磨蚀 问题 有 了进一步认 识。
水轮机的空化与空蚀
设水轮机流道最低压力点K 的压力为Pk，2点叶片出口边的 压力为P2，a点为下游水面上的 点、压力为Pa。若下游为开敞 式 ， 则 Pa 为 大 气 压 力 。 列 出 K 点和2点水流相对运动的伯努 力方程式：
ZK
PK
g
WK2 2g
uK2 2g
Z2
P2
g
W22 2g
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u22 2g
hK 2
PK
对于含杂质量较小的清水质，可取：
Pv 0.09 ~ 0.24
g
mH2O
考虑到水轮机模型空化试验的误差及模型与原型之 间尺寸不同的影响，对模型空化系数σm 作修正，水 轮机实际运行的空化系数σ取：
m
K m
转桨式水轮机
K 1表.14-3 水混轮流机式水水头与轮空机化水安头全与系空数化K安关全系系数关系
)
(V22 2g
WK2 W22 2g
hka )
方程式两端同时减去
Pv
g
除以水头H
Pk Pv
gH
Pa
g
Pv
g
H
Hs
(WK2 W22 2gH
W
V22 ) 2g
hk a
w
V22 2g
w
V22 2g
1
w
V22 2g
ξw、ηw—尾水管的阻力系数、恢复系数
水轮机空化系数
Wk2 W2 2 2gH
w
V22 2gH
100 10.33
空蚀对金属材料表面的侵蚀破坏有机械作用、化 学作用和电化作用三种，以机械作用为主。
1、机械作用
（1）流道中局部压力降低到汽化压力时，水开始汽 化，原溶解在水中极微小的（直径约为10-5～10-4mm） 空气泡同时开始聚集、逸出。水中出现大量由空气及 水蒸汽混合形成的气泡（直径在0.1～2.0mm以下）。
水轮机空化与泥沙磨损
水轮机空化的分析空化在水轮机中发生的部位不同，有翼型空化、空腔空化和间隙空化等3种。
它的产生导致水轮机工作机件表面受到侵蚀和剥落，使过流部件形成麻点或蜂窝孔洞，引起机组振动，降低效率和出力。
根据空化在水轮机中发生的部位不同，一般有翼型空化、空腔空化和间隙空化等三种。
1)翼型空化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，就发生翼型空化，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，产生的翼型空化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。
翼型空化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毅靠近处。
2)空腔空化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，便产生了空腔空化。
这种涡带以一定的频率在尾水管内旋转，其中心的真空带周期性地冲击尾水管的四周，造成对尾水管壁的空化破坏，产生周期性的压力波动，形成强烈的噪音、金属打击声、轰隆声或雷鸣声，甚至发生放电、闪光现象，严重时会引起机组的强烈振动，影响水轮机的稳定运行。
空腔空化通常发生在水轮机座环内侧和尾水管上半段。
3)间隙空化这是水流通过某些间隙或较小的通道时，因局部流速升高，压力降低到汽化压力时而产生的。
反击式水轮机常发生在导叶端部间隙处和转轮止漏环间隙处，轴流转桨式水轮机叶片和转轮室的间隙处。
间隙空化破坏范围一般较小，但在水轮机运行中表现较突出。
水轮机的空化空蚀、泥沙磨损
水轮机的空化空蚀、泥沙磨损水轮机的空化空蚀、泥沙磨损第一节空化与空蚀空化与空蚀是发生于液体作为介质的水力机械中的一种特有现象，而在固体和空气中一般不会发生空化和空蚀。
（气蚀一词，来源于拉丁文，形成空穴之意，目前国内的译法很不统一，有气蚀、汽蚀、空蚀、空穴、空泡等各种译法）一、空化现象这是一种流体力学现象。
把给定温度下，液体开始汽化的压力叫做临界压力。
（在不同温度下，液体的临界压力是不同的）。
注意：当液体温度一定，而压力降低到相应的临界压力时，也会出现汽化现象，同时溶解于液体中的气体析出，形成空泡（空穴）。
通过水力机械流道中的液流，如果某个地方的流速增高，必然会引起此处的局部压力下降，当压力降低到当时液流下的临界压力时，这个低压区的液流就会开始汽化——出现空泡（汽泡），空泡随液流运动到较高压力区，由于P↑，汽泡中的蒸气要重新凝结成水，汽泡溃灭。
因为体积突然收缩，汽泡原先占有的空间形成真空，于是周围的高压液流质点高速冲近来，将对过流表面产生非常大的瞬间脉冲压力（水锤压力）。
同时，在压力增高时，原来从液流中分解出来的小汽泡，在水锤压力的作用下被急剧压缩，直到汽泡的弹性力大雨水锤压力时，汽泡将停止压缩而瞬间膨胀，所以对过流表面又形成另一种水锤压力。
空化：随着压力变化，液流中出现空泡状态（初生、发展、溃灭）及产生一系列物理化学变化称作空化（空穴）。
空蚀：指当空泡的溃灭过程发生于固壁表面，而使材料破坏，即由空化引起的材料破坏（侵蚀）。
二、空蚀机理空蚀对过流部件造成的破坏，主要有四种理论：机械作用、电化作用、化学作用和微射流理论。
1、机械作用在过流表面的某处，随着液流不断流过，空泡不断形成—溃灭—压缩和膨胀，将产生很高的冲击压力。
通过高速摄影的圆盘实验观察到，汽泡凝结时间约万分之一秒，水锤压力可以达到几百个甚至几千个大气压，对边壁材料造成破坏。
（1）空泡在溃灭过程中产生冲击波，从空泡的中心向外放射时具有和大的冲击力，对材料产生破坏。
水轮机泥沙磨蚀危害及保护措施
水轮机泥沙磨蚀危害及保护措施杨沛源1，贺志富2（1.华北水利水电大学，河南郑州 450000；2.甘肃电力投资集团河西水电公司，甘肃张掖 734000）［摘要］中国大部分河流中都含有大量泥沙。
大多数河流上的水电站都会存在磨蚀，空蚀与泥沙磨损结合起来共同作用于水轮机叶片,会进一步导致更严重的磨蚀，极大地降低机组的效率与水电机组稳定性，使得水轮机检修频繁，正常运行难以维持，造成巨大损失。
所以，对水轮机抗磨蚀优化研究非常重要。
［关键词］水轮机；磨蚀；防护我国河流众多且水力资源非常丰富，居世界前列。
但其中大多数河流泥沙含量相当高，特别是黄河以多泥沙而闻名于世，其含沙量为全世界最多，年平均输沙量达16亿t，年均含沙量34kg/m3。
长江的水流含沙量虽然不高，但是因水量充沛，输沙量大，年均输沙量达5.01亿t[1]。
水中所含固体颗粒大小以及硬度的不同还有过流部件的形状的原因，使得水轮机发生磨蚀现象，特别在含沙量大的河流，水轮机过流部件磨蚀情况特别严峻。
如果不及时采取措施，将会使其破坏情况加重，影响机组的安全稳定运行和使电站的技术经济效益大为降低。
造成水轮机过流部件表面上出现破坏是水轮机泥沙磨损的外在后果。
同时也引起一系列间接后果，使水电站技术经济效益大为降低[2]。
（1）水轮机效率下降。
混流式水轮机上下部迷宫环间隙和轴流式及斜流式水轮机叶片与转轮室之间的间隙，由于沙粒磨损的原因，渐渐变大，而引起水轮机的容积效率下降。
水轮机过流部件表面，遭到沙粒磨损时，若沙粒微细，造成均匀的轻微磨损时，有可能改善原来表面的糙度和不良的流道外形，使水轮机水力效率反而稍有提高。
随磨损的发展，过流部件将凹凸不平。
由于导叶出口部分的磨损导致转轮进口角发生改变，增大进口损失。
转轮出口边磨损会导致转轮出口环量增加。
这均造成水轮机水力效率下降。
由于磨损破坏导致迷宫环漏水量的加大，若减压孔大小不足时，推力轴承的荷载将变大，并也许导致含有泥沙的水流流进导轴承。
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水轮机的空化空蚀、泥沙磨损
第一节空化与空蚀
空化与空蚀是发生于液体作为介质的水力机械中的一种特有现象，而在固体和空气中一般不会发生空化和空蚀。
（气蚀一词，来源于拉丁文，形成空穴之意，目前国内的译法很不统一，有气蚀、汽蚀、空蚀、空穴、空泡等各种译法）
一、空化现象
这是一种流体力学现象。
把给定温度下，液体开始汽化的压力叫做临界压力。
（在不同温度下，液体的临界压力是不同的）。
注意：当液体温度一定，而压力降低到相应的临界压力时，也会出现汽化现象，同时溶解于液体中的气体析出，形成空泡（空穴）。
通过水力机械流道中的液流，如果某个地方的流速增高，必然会引起此处的局部压力下降，当压力降低到当时液流下的临界压力时，这个低压区的液流就会开始汽化——出现空泡（汽泡），空泡随液流运动到较高压力区，由于P↑，汽泡中的蒸气要重新凝结成水，汽泡溃灭。
因为体积突然收缩，汽泡原先占有的空间形成真空，于是周围的高压液流质点高速冲近来，将对过流表面产生非常大的瞬间脉冲压力（水锤压力）。
同时，在压力增高时，原来从液流中分解出来的小汽泡，在水锤压力的作用下被急剧压缩，直到汽泡的弹性力大雨水锤压力时，汽泡将停止压缩而瞬间膨胀，所以对过流表面又形成另一种水锤压力。
空化：随着压力变化，液流中出现空泡状态（初生、发展、溃灭）及产生一系列物理化学变化称作空化（空穴）。
空蚀：指当空泡的溃灭过程发生于固壁表面，而使材料破坏，即由空化引起的材料破坏（侵蚀）。
二、空蚀机理
空蚀对过流部件造成的破坏，主要有四种理论：机械作用、电化作用、化学作用和微射流理论。
1、机械作用
在过流表面的某处，随着液流不断流过，空泡不断形成—溃灭—压缩和膨胀，将产生很高的冲击压力。
通过高速摄影的圆盘实验观察到，汽泡凝结时间约万分之一秒，水锤压力可以达到几百个甚至几千个大气压，对边壁材料造成破坏。
（1）空泡在溃灭过程中产生冲击波，从空泡的中心向外放射时具有和大的冲击力，对材料产生破坏。
（2）大的空泡在溃灭过程中会变形，空泡分裂成若干个小空泡的过程中还会产生高速的微射流束，产生很强的冲击力。
在过流边壁的某一个地方，随着液流的不断流过，溃灭的空泡像尖刀一样反复锤打金属边壁（疲劳破坏），金属表面在反复打击下，金属晶格开始破坏—出现裂纹。
当压力升高时，高压液流深进金属裂缝，压力突然下降时，缝隙中的液流又吹出来，循环下去造成金属破坏，最终成块脱落——剥蚀。
2、化学作用
当空泡被压缩时，由于体积突然缩小，温度要升高放出热量；同时水锤压力对金属表面的冲击也要产生局部高温。
当空泡凝结时，局部温度可达到300°C 左右，所以在这种高温、高压作用下，又促使了空蚀对金属表面的氧化，这就是化学作用。
3、电化作用
气泡在高温高压作用下产生放电现象，这就是电化作用。
因为金属表面被高压液流反复冲击的部位会产生很大热量，温度升高，形成热端，将会与邻近点的非冲击部位(冷端) 构成一个热电耦，在热电耦的回路中产生电势，使金属内部有电流通过，也产生电化腐蚀(电解作用)，致金属表面变暗变毛，加速机械破坏作用。
4、微射流理论
空泡在溃灭过程中还会产生高速的微射流束，产生很强的冲击力，对材料表面产生破坏作用。
三、空化与空蚀破坏类型及对性能的影响
1、空化与空蚀破坏类型
（1）翼型空化和空蚀：一般发生在转轮叶片上的气蚀。
混流式水轮机发生
在叶片出水背面，叶片与下环、上冠连接的过渡表面等处，轴流式水轮机发生在叶片出水边背面；
（2）间隙空化和空蚀：一般发生在水轮机各过流部件的间隙处产生的气蚀。
通常在导叶间隙和止漏环间隙处，以及轴流式水轮机的叶片和转轮室间隙处，叶片转轴根部和转毂间隙处，在水斗式水轮机中，喷嘴和针阀间隙处；
（3）空腔空化和空蚀：一般发生在反击式水轮机低负荷或超负荷运行区域，水流流经工作转轮时不能满足无撞击入口及法向出口的条件，出口水流存在圆周速度分量，产生脱硫和旋流，从而引起低频或高频涡带，形成螺旋状或条索状空腔（空泡群），主要侵蚀尾水管壁及泄水锥的表面。
由于涡带产生压力脉动，造成机组强烈的噪音和剧烈震动；
（4）局部空化和空蚀：一般发生在过流表面不平滑的地方。
2、空化与空蚀对水力机械性能的影响
对性能产生影响，主要表现为四个方面：
（1）破坏过流表面
（2）机器能量特性发生变化
（3）引起振动和噪声
（4）使机组检修频繁
四、水轮机抗空化的措施
1、改善水轮机的水力设计
理论计算表明，空化系数明显的受翼型厚度及最大厚度位置的影响，翼型越厚，空化系数越大，所以，在满足强度和刚度要求的条件下，叶片要尽量薄；
翼删稠密度的增加，可改善其空化和空蚀性能，降低空化系数；
为了减小间隙空化的有害影响，尽可能采用小而均匀的间隙，我国采用的间隙标准为千分之一转轮直径；
加长尾水管的直锥管部分和加大扩散角，可以提高转轮下部锥管上方的压力，以削弱涡带的形成，此外，加长转轮泄水锥可以控制转轮下部尾水管进口的流速，并影响涡带在尾水管内的形成以及压力脉动。
所以，改进尾水管及转轮上冠的设计能有效减轻空腔空化。
2、提高加工工艺，采用抗蚀材料
采用数控铣床联入计算机的自动加工系统，严格控制加工精度；
采用优良抗蚀材料或增加材料的抗蚀性来提高转轮抗蚀性能，抗蚀材料应具有韧性强、硬度高、抗拉力强、疲劳极限高、应变硬化好、晶格细、好的可焊性等综合性能。
3、改善运行条件并采用适当的运行措施
（1）非设计工况运行与空腔空化：当水轮机在低负荷下运行时，随着流量的减少，相对速度也减小，绝对速度变化，出口水流中就有圆周速度的分量，形成转轮出口处与转轮旋转方向一致的旋转运动；反之，当负荷大于最优工况的出力时，形成转轮出口处与转轮旋转方向相反的旋转运动。
实测证实：水轮机压力脉动最大值发生在半负荷区。
（2）空蚀强度随运行时间的变化关系：空蚀深度的增加随运行时间按幂函数规律增加。
空蚀初期发展缓慢，在空蚀加剧期，空蚀量随发电时间而急剧增加，一般应在空蚀加剧期来临之前进行大修。
转轮在补焊后有必要进行热处理以消除焊接应力。
（3）运行水头对空蚀的影响：运行水头较高的水轮机受到的空蚀强度较大，对于同一水轮机来说，偏离额定水头越远，空化和空蚀的强度越大。
（4）运行吸出高度对空蚀的影响：当其他运行条件相同时，水轮机实际的吸出高度越小，其空化和空蚀程度越轻。
（4）补气对空蚀的影响：目前通常采用的主轴中心孔自然补气和尾水管补气等对改善翼型空化和空蚀效果不大，而对改善空腔空化的作用较为显著能有效降低尾水管内的压力脉动和机组振动。
第二节水力机械的泥沙磨损
一、泥沙磨损的定义
水力机械的工作水流中，具有一定对内的坚硬沙粒冲撞过流表面，而将造成材料的微体积剥落，这一过程称为泥沙磨损。
二、泥沙磨损的危害
磨损过流部件ηv↓，η↓，p↓，引起机组振动
三、泥沙磨损机理
水力机械的泥沙磨损是一个很复杂的问题，一般认为是由于机械和化学作用的结果，当然主要是由于机械的作用。
当水流中的泥沙冲撞过流表面瞬间，可能产生高温高压，那么在高温高压作用下，因为水中含有气体，就很易使金属表面氧化，使金属表面的保护膜被破坏——产生局部腐蚀。
再加上泥沙不断冲击金属表面，就更加速金属保护层的破坏。
另外，由于坚硬的泥沙硬度一般高于金属材料的硬度，而且砂粒形状各异，有尖锐的菱角形圆形等，都以很高的速度处境在材料表面上。
当尖角砂粒以平行材料的表面移动，使接触点产生横向塑性流动，切下一定数量的微体积材料，这相当于微切削过程。
在垂直冲击下，尖角砂粒同材料接触时，尖角会转动，这也存在微切削效果，但切削能力不如小冲角。
圆形砂粒垂直冲击在材料表面会产生反复的塑性变形形成凹坑。
这些塑性降低，脆性增加的堆积物将重新受压移位。
同时在合适的砂粒冲角下,易被直接剪断——属变形磨损。
泥沙对过流表面的磨损过程，相当于变形磨损和微切削磨损的复合作用。
气蚀破坏特征：
气蚀破坏是有潜伏期的，金属变色（表面灰暗）→麻点（真孔状）→海绵状（表面十分疏松），鱼鳞坑→孔洞、沟槽、裂纹等。
破坏表面无金属光泽。
泥沙磨损破坏特征：
泥沙磨损破坏是无潜伏期的，具有擦痕→沟槽→鱼鳞坑的破坏特征，破坏表面呈金属光泽。