葛洲坝电厂水轮机过流部件磨蚀与防护回顾

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1、葛洲坝电厂水轮机过流部件磨蚀与防护回顾摘要：葛洲坝电厂水轮机过流部件的磨蚀是泥沙磨损和空蚀联合作用结果。从1989年开始筛选出适宜葛洲坝电厂水轮机过流部件的抗磨蚀涂层——环氧金刚砂,涂后在葛洲坝电厂水轮机过流部件上的应用是成功的，同时也要认识到还要进一步探索和研究，解决水电厂的这个老大难问题。关键词：水轮机过流部件磨蚀环氧金刚砂涂料防护1前言　　葛洲坝水利枢纽是1970年代在长江干流上兴建的第一座集航运、发电、防洪于一体的综合性大型水利枢纽工程，葛洲坝水电站是枢纽的主要组成部分，是三峡水电站的反调节电站，设计装机21台，

2、总装机容量2715MsoNormalstyle="LINE-HEIGHT:150%">　　葛洲坝枢纽大坝的坝轴线中部布置泄水闸,两测是大江和二江电站,电站的两外侧为大江和二江船闸。由于葛洲坝电站位于南津关弯道的下段，在弯道环流作用下，泥沙产生横向位移，底层含沙量大、粒径粗的泥沙向凸岸右侧运动，表层清水向凹岸二江一侧运动，过机泥沙粒径大小的分布与过机泥沙含量的分布成正比，愈靠右岸的机组，过流部件的磨蚀愈严重，过机含沙量和粒径分布规律是:二江小而细,大江大而粗,二江电站的含沙量为断面(宜昌)平均值的0.94~0.98倍,18

3、#为1.37倍,21#为1.6倍。过机泥沙粒径18#为二江的1.2~2.0倍,21#为1.2~2.9倍。最大粒径达0.62mm，单机年过沙量在1500万吨左右。为了提高水轮机过流部件的抗气蚀性能和抗磨损能力，叶片材料采用0Cr13Ni4-6Mo不锈钢铸造，中环采用不锈钢材料，8#~21#机下环还增设900mm的不锈钢段。2过流部件的磨蚀情况　　葛洲坝电厂水轮机的磨蚀与国内多泥沙河流水电厂同类机组具有共同的特点，即含沙量愈大，硬度愈硬，沙粒愈粗,运行时间愈长，磨蚀愈严重。过流部件的磨蚀是泥沙磨损和空蚀联合作用的结果，具体情

4、况如下：2.1转动部件的磨蚀2.1.1叶片的磨蚀　　葛洲坝电厂水轮机叶片材质选用抗磨蚀性能优良的OCr13Ni4-5Mo(125Mo(170MnSi，连接体、泄水锥的材质为碳素钢焊接而成，由于其相对流速不大,因此磨损是其破坏的主要形式。以5#机为例，运行26345小时，发现其表面布满了鱼鳞坑，这些鱼鳞坑与相对流速方向相同，多数深度小于0.6mm，少数深度在0.6~1.5mm之间，其4#叶片下转轮体上原补焊的两个焊疤，轴向焊疤高出表面2.9mm，周向焊疤高出表面1.5~2.1mm不等。随着运行小时的增加，鱼鳞坑增大加深，磨

5、损加剧。2.2固定部件的磨蚀2.2.1转轮室的磨蚀　　葛洲坝电厂水轮机的转轮室的磨蚀是比较典型的，两台170Mo，下环的材质均为碳素钢，由于中环与下环的连接不是光滑过渡，而是中环高出下环7~10mm，致使下环出现严重的磨蚀破坏，在中环与下环联接法兰的圆周表面上，高120~150mm范围内均出现蜂窝状气蚀，最深达55mm，迫使每次机组大修时用不锈钢焊条向下堆焊200mm左右的过渡层。8#~21#水轮机中环材质与3#~6#机相同，下环汲取了3#~7#机的经验教训，向下延伸了900mm的不锈钢段，其余为碳素钢，在新机组投产运行

6、8000小时左右鉴定性大修中，中环中上部圆周内有少量鱼鳞坑，下环表面均布满较浅的鱼鳞坑。在运行了40000小时左右时，整个过流部件上均布满了0.5~1.5mm深的鱼鳞坑，且在下环的“喉管”处（球面与锥面的过渡部位）300mm左右的高度内存在一个明显的磨损带，形同冲击出的沙滩带，磨损十分严重。在运行了100000小时左右时，中环的磨损已十分严重，20#机中环经钻孔测量其厚度仅有15mm，比设计加工的25mm减少了10mm，即中环的年磨损量不小于0.71mm。2.2.2活动导叶的磨蚀　　活动导叶无明显的磨蚀痕迹；运行6000

7、0小时左右时，立面密封下部鸽尾槽磨蚀，高80mm，呈正八字形，下部密封条无法固定，导叶下端面出现蜂窝状气蚀破坏，深度达20~30mm，下端面出水角部分缺损；运行大于100000小时，除导叶下端面和出水角磨蚀面积增大外，下轴颈过渡球面局部磨蚀，由于导叶表面已进行抗磨蚀材料保护，因此，表面无明显的磨蚀痕迹。2.2.3其它部位的磨蚀　　底环、固定导叶与下部护板，支持盖中、下段外侧，在机组运行的初期，磨损不明显，仅局部有较浅的鱼鳞坑。随着运行时间的延长，底环上止漏密封内侧至圆弧表面磨蚀严重，出现沟槽，底环外圆与座环基础内圆接缝处

8、间隙随运行时间的增加越来越大，以1#、2#机最为明显，已达20~45mm。固定导叶与基础护板，支持盖中、下段外侧，蜗壳进人门内侧已布满了鱼鳞坑，深浅不一，磨损已相当严重，均在运行大于60000小时后的机组大修中采用抗磨蚀材料进行了保护。3过流部件防护情况　　葛洲坝电厂运行初期，水轮机过流部件的磨蚀研究大多是试验室结论