水轮机过流部件抗磨蚀的新技术

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1、水轮机过流部件抗磨蚀的新技术摘要：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。关键词：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。　　1　河北省引水式电站磨蚀现状

2、　　1.1　引水式电站分布情况　　河北省水利系统单机500ksoNormal>　　　　这些电站所处河流均是河北省挟带泥沙较严重的河流，如漳河多年平均输沙量为2580万吨，唐河多年平均输沙量为180万吨，这些河流上的水电站无一例外地存在着水轮机磨蚀问题。随着小水电建设步伐的加快，全省500ksoNormalstyle="TEXT-ALIGN:center"align=center>表1　河北省500ksoNormalstyle="TEXT-ALIGN:center"align=center>年份1989199019931997500ksoNormalsty

3、le="TEXT-ALIGN:center"align=center>192.856204.449161.637362.52引水式电站发电量(GsoNormalstyle="TEXT-ALIGN:center"align=center>59.52483.293971.02164.07引水式电站发电量所占比重(%)30.8640.7443.9755.26　　因此，解决水轮机磨蚀问题更成为当务之急。　　1.2　紫荆关梯级水电站磨蚀现状　　紫荆关梯级水电站位于河北省易县城西40km的紫荆关镇，建设在跨流域引水的紫荆关五一引水渠道上，五一引水渠是将拒马河水引入建

4、在中易水河上游的安格庄水库中。渠首建一座橡胶坝，在春夏秋三季为无坝引水，冬季用橡胶坝蓄水，以防止冰凌阻水影响发电。五一引水渠长度8.5km，设计最大引水能力25m3/s，总落差354m，规划分六级开发，已投入运行的电站有四座，总装机11.140MsoNormal>　　拒马河多年平均挟沙量为2.92kg/m3，多年平均输沙量91.3×108万吨，多为推移质、颗粒粗，粒径d50=1mm，硬度大，大部分为石英，磨损力强。因近年来天旱少雨，汛期引水流量也达不到电站满发，用水流量小，影响渠首沉沙池及各站沉沙池排沙效果，因此造成污期过机泥沙量大，加上各站机组安装高程

5、均为+Hs，造成空蚀、磨损联合作用；机组转速高，水流流速大，加剧了水轮机过流部件的磨蚀破坏。　　水轮机转轮磨损严重，出力降低，各站水轮机均按清水河流条件设计，Hs选择均为正值，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。以紫荆关一级水电站为例：1994年10月投产至1998年底，三年多时间更换了9个转轮，平均一年一台机组用一个转轮。磨损使水轮机水力效率降低，出力不足，检修工作量加大，检修

6、周期缩短，检修时间延长。　　水轮机前后抗磨板磨损严重，泥沙磨蚀使水轮机迷宫间隙增大，容积效率降低。紫荆关五级水电站1993年投产1#机两年后拆开检修，下抗磨板迷宫间隙由原0.5～0.7mm，变为12～14mm，容积效率大大降低，且导叶轴孔处有磨蚀沟槽，上抗磨板虽比下抗磨板略轻，但水轮机顶盖磨损严重，主轴密封漏水量增大。紫荆关五级水电站投运5年后，1#、2#机更换下抗磨板各一套，三台机顶盖磨损得都近乎穿孔，难以用常规方法修复。紫荆关一级水电站1994年投产，1997年汛期曾发生顶盖穿孔。　　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

7、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。紫荆关五级水电站1#机运行两年后，关机时间是正常关机时间的3倍，以至于运行人员不得不外加磨擦力帮助机组停机。再者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。　　2　磨蚀引起的问题及造成的损失　　2.1　磨蚀破坏造成水轮机效率降低，发电量减少　　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，紫荆关三级水电站，经喷涂保护后水轮机效率提高10%左右，以1999年

8、为例，由于泥沙磨蚀造成的直接电量损失就有1.28GsoNormal>　　2.2