水轮机过流部件的磨蚀与表面防护

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1、第３０卷第５期华电技术Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５２００８年５月ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｙ．２００８水轮机过流部件的磨蚀与表面防护Ｔｈｅｗｅａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｆｌｏｗｐａｒｔｓ王华仁，孙川宁ＷＡＮＧＨｕａｒｅｎ，ＳＵＮＣｈｕａｎｎｉｎｇ（东方电机股份有限公司，四川德阳６１８０００）（ＤｏｎｇｆａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｄｅｙａｎｇ６１８０００，Ｃｈｉｎａ）摘要：水轮机过流部件的磨蚀严重影响机组的稳定，甚至威胁整个电网的安全运行，解决水轮机过

2、流部件的磨蚀问题日益迫切。介绍了水轮机过流部件的磨蚀特征、磨损机理以及表面防护措施。关键词：水轮机过流部件；磨蚀；表面防护中图分类号：ＴＶ３１３文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－１９５１（２００８）０５－００２８－０５Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｅａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｆｌｏｗｐａｒｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｓｅｖｅｒｅｌｙｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｉｔｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｅｖｅｎｔｈｒｅａｔｅｎｓｔｈｅｓａｆｅｔｙｒｕｎｎｉｎｇｏｆｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｏｆｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｓｏｉｔｉｓｔｈｅｉｍｐｅｒａｔｉｖｅｐｒｏ

3、ｂｌｅｍｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅｗｅａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｆｌｏｗｐａｒｔｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｆｌｏｗｐａｒｔｓ；ｗｅａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｓｕｒｆａｃｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ的经济损失，甚至威胁到整个电网的安全运行，这已０引言经成为影响水利机械发展、特别是水电生产中亟待［２］水电是目前世界范围内大力发展的清洁可再生解决的世界性难题。我国是世

4、界上水力资源丰能源之一，无污染、运行费用低、便于进行电力调峰，富的国家，水电已成为我国重点发展的可再生能源有利于提高资源利用率和经济、社会综合效益。在之一，但我国河流泥的沙含量大：长江及其支流以沙［３］传统能源日益紧张，特别是环境污染日益严重的情粒硬度高为特点，黄河则以含沙量大为特征。目况下，世界各国普遍优先开发水电，大力利用水能资前已经运行的１００多座大中型水电站中，有严重泥［４］源。我国水能资源丰富，理论蕴藏量６．７６亿ｋＷ，技沙磨损的约占４０％，在黄河干支流上这一数值更［５］术可开发容量４．９３亿ｋＷ，均居世界第１位，但与发高达６６．３％，黄河三门峡河段的年输沙量近１６达国家相比，

5、我国的水力资源开发利用程度并不高，亿ｔ，为世界之最，对水轮机过流部件的磨蚀更为突虽然到２００５年我国的水电装机容量已经突破了出，因此，解决水轮机过流部件的磨蚀问题日益成为１亿ｋＷ大关，但开发率仅２４％，大大低于发达国家工程建设中的关键之一。本文介绍了水轮机过流部５０％～７０％的开发利用水平，因此，在相当长的时间件的磨蚀特征、磨损机理以及目前普遍采用的表面［１］内，我国水力资源开发潜力巨大。防护措施。水利设备中的过流部件，如水轮机叶片、转轮、１水轮机过流部件的磨蚀喷嘴、尾水管等，往往会受到泥沙的磨蚀而导致过流部件表面的金属流失，使设备在运行中产生振动和水轮机是水电站的主机设备，是将水能转化

6、为噪音，造成设备运行效率低下、大修频繁、使用寿命电能的机械装置，水轮机过流部件（特别是叶片、转缩短，严重影响机组的稳定和安全，而且会造成巨大轮、喷针、水斗、喷嘴等）的泥沙磨蚀非常严重。位［６］于黄河上游甘肃境内的盐锅峡水电站，水头３８ｍ，收稿日期：２００８－０２－２８其混流式水轮机转轮直径４．１ｍ，转速１０７ｒ／ｍｉｎ，河第５期王华仁，等：水轮机过流部件的磨蚀与表面防护·２９·３流出库站年平均含沙量２．９４ｋｇ／ｍ，转轮母材为３０并可能从表面脱落；凸起的堆积物易受剪切而折断；号铸钢，叶片背面有不锈钢堆焊保护层，运行２年反复塑性变形造成冷作硬化变脆，可产生裂纹、扩后，叶片厚度平均减薄６ｍｍ

7、，叶片上有深坑甚至穿展、微体积剥落；反复冲击还导致疲劳剥落；尖沙小孔，出水边磨成锯齿状，转轮下环厚度磨薄约３０角度冲击还会产生微切削磨损，由微“划痕”变成宏ｍｍ，上迷宫环间隙由０．２８ｍｍ扩大到７．１５ｍｍ，导观“沟槽”；加工不光的表面，其凸出点可能直接被［９］叶立面最大磨成７ｍｍ间隙，机组由于磨损破坏严重折断或者被切断，会形成扰流而加剧磨损。而大修，工期一般需３０～４０ｄ，该厂发电１８年中，共２．１磨蚀机理耗用电焊条３８ｔ。葛洲坝