泥沙磨损对水轮机的影响以及防御措施

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1、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

2、。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

3、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。设耐磨系数表征ZG30定为“1”堆6424焊条—“≥4.0”20Cr5Cu板材—“2.0~3.0”1Cr18Ni9Ti板材—“1.2~1.8”2.2.3采用耐磨材料几涂层，对易

4、磨部位铺抗磨板。如对顶盖和底环部分铺抗磨板，来加强过流部件的耐磨性能2.2.4水工建筑物的拦砂措施防止水轮机遭受沙粒磨损的最根本措施就是拦截泥砂，不使其进入水轮机流道，在多泥砂河流上修建电站，取水枢纽应考虑尽可能防止泥砂进入水轮机，因此，应考虑下述问题：（1）水库的合理设计和运行。水电站常具有相当于泥砂池的水库，它可使进库砂粒沉积在库区而减小了水轮机工作水流中的含砂量，尤其是可以有效地拦截粗砂进入水轮机流道。另外，还必须注意水库防淤措施。（2）合理布置水电站取水口，水电站取水口布置的位置应避免异重流进入，为此，应将取水口布置在远离旧河道的另一端，水电站取水口与排砂孔的相对位置与进入水轮机的含

5、砂量有密切关系，根据模型试验与现场观测，应力求取水口与排砂底孔之间的距离较大，排砂孔位置尽量低，而水电站取水口尽量高。。2.2.4合理选择机型和工作参数水轮机选择是一个综合技术经济比较问题，需要全面考虑各种因素，以选定最佳方案，为了改善和减轻水轮机泥砂磨损的危害性，在水轮机选择中，应注意合理选择水轮机的形式及工作参数。在多泥砂河流上的高水头水电站，由于水轮机过流元件内流速相当高，预期将发生严重的砂粒磨损，考虑机型选择时，冲击式水轮击和混流式水轮机，从泥砂磨损角度上不能严格区分其优劣，混流式水轮机比冲击式水轮机有更长的工作寿命和较小的电能损失，但检修工作量冲击式较少。机型：中高水头（H=300

6、~1700m）和HL（H=30~700m）中选择时：水斗式的喷针，喷嘴易遭泥沙磨损，造成η↓，但易更换，这主要是指规定合理的运行工况，当偏离设计工况时，水流条件恶化，局部流速增加，会加剧磨损破坏。所以必须控制机组的运行工况。对多泥沙电站，水轮机作调相运行和停机时，由于导叶关闭不严，在导叶间会产生高速射流，使导叶磨损加剧。那么为减受泥砂磨损的水轮机某一过流元件，在其偏离最优工况运转时，其流道平均相对速度可能比最优效率工况大为降低。而磨损程度与平均流速三次方成正比，汽蚀破坏与流速的更高次方成正比。因此，通过控制运行工况，以降低流道平均流速和磨损程度是可行的措施。另外，运用水轮机磨损设计方面的措施

7、与采用复合尼龙抗磨涂料和环氧砂浆抗磨涂层，改善水轮机部件的抗磨损条件，保护水力机械易磨损零件，以延长其使用年限和保持高效率运行。。2.2.6设沉沙池，排砂建筑物在电站设沉沙池或排砂闸，来减少过机泥沙。参考文选