水輪機過流部件抗磨蝕的新技術(shù) 論文

1、水輪機過流部件抗磨蝕的新技術(shù)水輪機過流部件抗磨蝕的新技術(shù) 論文論文關(guān)鍵字：磨蝕 水輪機 部件 噴涂 電站 引水 固化 環(huán)氧樹脂 轉(zhuǎn)輪摘要：針對河北省引水式電站水輪機磨蝕嚴重問題，應用非金屬抗磨材料涂層防護水輪機過流部件效果明顯，并推廣應用取得了顯著經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：水輪機抗磨蝕過流部件河北省小水電站基本分兩種類型：一類為原有水利工程配套而建設的壩后式電站和灌渠上的電站；第二類是河道引水式電站。第一類電站水質(zhì)好、水流清澈；第二類引水式電站存在水質(zhì)差、雜物多、泥沙含量大等問題。加上近年來生態(tài)環(huán)境惡化，水土流失加劇及建設初期考慮泥沙磨蝕問題不夠充分，所以引水式電站水輪機泥沙磨蝕問題愈演愈烈。這個嚴重

2、的問題就擺在了我們面前。1 1河北省引水式電站磨蝕現(xiàn)狀河北省引水式電站磨蝕現(xiàn)狀1.11.1引水式電站分布情況引水式電站分布情況河北省水利系統(tǒng)單機 500kW 及以上電站 51 座，水輪發(fā)電機組總臺數(shù) 130臺，裝機 161.862MW，2000 年發(fā)電量 20.844GWh，其中河道引水式電站 26 座，占 50.9%，水輪發(fā)電機組總臺數(shù) 70 臺，占 53.8%，總裝機 60.202MW，占 37%，2000 年發(fā)電量 114.80GWh，占 55%。分布在漳河、滹沱河、唐河、沙河、拒馬河、潮白河、灤河干流及主要支流上。這些電站所處河流均是河北省挾帶泥沙較嚴重的河流，如漳河多年平均輸沙量為

3、2580 萬噸，唐河多年平均輸沙量為 180 萬噸，這些河流上的水電站無一例外地存在著水輪機磨蝕問題。隨著小水電建設步伐的加快，全省 500kW 及以上電站中引水式電站所占比例越來越大，見表 1。表表 1 1河北省河北省 500kW500kW 及以上引水式電站發(fā)電量簡況及以上引水式電站發(fā)電量簡況年份1989199019931997500kW 及以上電站發(fā)電量(GWh) 192.856204.449161.637362.52引水式電站發(fā)電量(GWh)59.52483.293971.02164.07引水式電站發(fā)電量所占比重(%)30.8640.7443.9755.264采用水輪機過流部件抗磨蝕新技

4、術(shù)的優(yōu)點近年來與全國水輪機磨蝕試驗研究中心合作、試驗和應用推廣了幾種非金屬抗磨蝕新技術(shù)，其優(yōu)點與創(chuàng)新點在于：整體加工、消除局部變形；可在復雜、窄小的轉(zhuǎn)輪流道中全方位的涂抹保護；在工件表層形成包衣替代過流部件的更換，延長過流部件使用時間；工藝簡單，易操作、費用低、易推廣。5 5水輪機過流部件抗磨蝕新技術(shù)實驗過程水輪機過流部件抗磨蝕新技術(shù)實驗過程5.15.1水輪機過流部件抗磨蝕技術(shù)抗磨材料的篩選水輪機過流部件抗磨蝕技術(shù)抗磨材料的篩選根據(jù)五一渠輸沙量顆粒分析，見表 2。對固定部件采用環(huán)氧金剛砂修補，常溫修補經(jīng)過三級電站 3#機組及五級電站 4#機組實驗，發(fā)現(xiàn)抗磨蝕性能良好。但與水輪機母體材料粘接強度

5、差、易剝落，一般運行 36 個月發(fā)生 60%左右的剝落。根據(jù)現(xiàn)場實際，課題組決定采取加溫至 50時施工，得到了良好效果。對轉(zhuǎn)動部件根據(jù)拒馬河挾沙情況，最先使用彈性橡膠涂層，經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)彈性橡膠在轉(zhuǎn)輪葉片負壓區(qū)粘接力弱，出現(xiàn)大片剝離脫落，而此處正是空蝕最嚴重區(qū)域，隨后課題組經(jīng)過研究決定改用復合尼龍保護。最后課題組經(jīng)過反復實驗、研究、比較、篩選最后確定對水輪機固定部件采用中溫環(huán)氧金剛砂修補，轉(zhuǎn)動部件使用復合尼龍噴涂粉末保護。5.25.2轉(zhuǎn)輪采用復合尼龍粉末噴涂轉(zhuǎn)輪采用復合尼龍粉末噴涂復合尼龍粉末為灰白色粉末，由高分子材料尼龍、環(huán)氧和多種添加劑經(jīng)復合處理混合而成，既具有尼龍材料的耐磨、耐沖擊性能又兼

6、備環(huán)氧的優(yōu)異的粘接性能。粉末噴涂在表面經(jīng)過噴沙處理加熱至 200左右的轉(zhuǎn)輪上，粉末噴涂就熔融流平形成保護層，經(jīng)固化成膜，具有優(yōu)良的耐磨蝕性能，其抗磨系數(shù)是30#鋼的 23 倍，耐磨蝕性能是 30#鋼的 1.5 倍，粘接強度達 60MPa 以上，剪切強度 35MPa，替代工件表面抵御流體中泥沙顆粒及空蝕的破壞，從而使工件使用壽命延長，保證了使用期的效率，其施工工藝也比較簡單，首先將轉(zhuǎn)輪去油污后噴沙除銹露出金屬本體，并形成表 2五一渠沙樣篩分試驗表一定毛糙度。用表面活性劑刷涂轉(zhuǎn)輪表面，以加強金屬與高分子材料的粘接力和界面防水性，然后在烘箱內(nèi)加溫，使溫度達到 200220后保溫 3060分鐘，取出后

7、用凈化的 0.1M0.2MPa 的壓縮空氣，通過專用噴槍，將裝在專用噴粉器內(nèi)的復合粉末噴涂到轉(zhuǎn)輪表面并熔融流平，若一次噴涂厚度不足，可多次噴涂，最后在烘箱內(nèi)保持 180固化 4560 分鐘取出，完成全部工藝。復合尼龍粉沫噴涂工藝簡單、易操作，只要空氣能流通之處均能涂復，適合于造型復雜、流道較小的中小水電機組轉(zhuǎn)輪，且施工時間短，1015 分鐘即可噴涂一個轉(zhuǎn)輪，但對溫度控制要求嚴格。5.35.3對水輪機固定部件采用環(huán)氧金剛砂涂層保護對水輪機固定部件采用環(huán)氧金剛砂涂層保護環(huán)氧金剛砂由環(huán)氧樹脂為主體輔以多元醇縮水甘油醚為活性稀釋劑，加固化劑組成，其組成配方見表 3。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘接力，并且施工工

8、藝簡易，可在常溫下施工。在加溫至 5060時與鋼鐵的粘接抗拉強度為 40M60MPa。剪切強度為 20M35MPa，加入剛性填料金剛砂后抗磨性能優(yōu)異，抗磨系數(shù)是 30#鋼的 2 倍，耐磨蝕性能相當于 30#鋼。其加工工藝是：工件去油污后經(jīng)噴沙除銹露出金屬本體，并形成一定的毛糙度。用表面活性劑刷涂需要涂復的工件表面，以強化粘結(jié)界面的粘接力和防水性，然后將工件加熱至 50左右將環(huán)氧樹脂及活性劑、固化劑按比例攪拌均勻，呈乳棕色膠體狀，用刷子或刮板，涂復在所需修復工件的表面上作為基層；再將余下的部分按 15 重量比例加入金剛砂，充分拌合均勻成沙漿狀，用刮板或加熱后的抹刀涂復到基層上，充分壓平使表面光滑，達到要求的厚度?？刹捎贸?23 天固化或處于 50左右范圍內(nèi) 34 小時固化后即可使用。表表 3 3環(huán)