雙廟湖水電站水輪機汽蝕的產(chǎn)生和防治措施

1、雙廟湖水電站水輪機汽蝕的產(chǎn)生和防治措施【文摘】汽蝕在水輪機中發(fā)生的部位不同，有翼型汽蝕、空腔汽蝕和間隙汽蝕等3種。它的產(chǎn)生導(dǎo)致水輪機工作機件表面受到侵蝕和剝落，使過流部件形成麻點或蜂窩孔洞，引起機組振動，降低效率和出力。提出了防治措施及處理方法，實例中效果明顯?！局黝}詞】水電站運行 水輪機空蝕 水輪機振動 設(shè)備維修 措施1、水輪機汽蝕的產(chǎn)生及影響根據(jù)汽蝕在水輪機中發(fā)生的部位不同，一般有翼型汽蝕、空腔汽蝕和間隙汽蝕等3種。1)翼型汽蝕它主要是由于輪葉翼型的形狀所引起的。反擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪葉片，沿流線方向的截面為空氣動力型，水流繞葉片流動使其正面和反面造成壓差，從而使轉(zhuǎn)輪獲得力矩，一般葉片正面大部

2、分為正壓，葉片背面為負壓。如果葉片背面壓力降低至汽化壓力時，就發(fā)生翼型汽蝕，產(chǎn)生大量汽泡，破壞水流正常連續(xù)性流動，導(dǎo)致機組出力和效率的降低。另外，由于輪葉制造材料質(zhì)量不良，形狀不對及表面不光等，產(chǎn)生的翼型汽蝕將使輪葉形成蜂窩狀孔洞，如不及時檢修可導(dǎo)致輪葉擊穿而破壞。翼型汽蝕一般發(fā)生在葉片背面出水邊下半部靠輪環(huán)處和葉片背面與輪轂靠近處。2)空腔汽蝕它是由于在尾水管內(nèi)的水流旋轉(zhuǎn)，使中心空腔處形成了真空而造成的。主要原因是由于水輪機在非設(shè)計工況下運行(在水輪機出力的5限制線以外時)，破壞了水輪機的法向出口，產(chǎn)生了脫流和旋渦，再加上整個轉(zhuǎn)輪出口的旋轉(zhuǎn)水流，在轉(zhuǎn)輪出口和尾水管進口形成一個渦帶，其中心產(chǎn)生

3、很大壓降，當(dāng)降至汽化壓力時，便產(chǎn)生了空腔汽蝕。這種渦帶以一定的頻率在尾水管內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其中心的真空帶周期性地沖擊尾水管的四周，造成對尾水管壁的汽蝕破壞，產(chǎn)生周期性的壓力波動，形成強烈的噪音、金屬打擊聲、轟隆聲或雷鳴聲，甚至發(fā)生放電、閃光現(xiàn)象，嚴重時會引起機組的強烈振動，影響水輪機的穩(wěn)定運行。空腔汽蝕通常發(fā)生在水輪機座環(huán)內(nèi)側(cè)和尾水管上半段。3)間隙汽蝕這是水流通過某些間隙或較小的通道時，因局部流速升高，壓力降低到汽化壓力時而產(chǎn)生的。反擊式水輪機常發(fā)生在導(dǎo)葉端部間隙處和轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)間隙處，軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機葉片和轉(zhuǎn)輪室的間隙處。間隙汽蝕破壞范圍一般較小，但在水輪機運行中表現(xiàn)較突出。在間隙汽蝕的作用下，轉(zhuǎn)輪

4、室、葉片周緣、葉片法蘭下表面以及轉(zhuǎn)輪體的局部發(fā)生破壞，高水頭的水電站較為嚴重。2、水輪機汽蝕的防治措施水輪機的汽蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致水輪機一方面工作機件表面受到侵蝕和剝落，使水輪機過流部件形成麻點或蜂窩孔洞，嚴重時將使葉片破壞，以致轉(zhuǎn)輪不能使用；另一方面引起機組振動，降低水輪機的效率和出力。因此必須預(yù)防和及時處理。具體防治措施如下。1)合理確定水電站的運行方式。多年運行實踐證明，運行工況對汽蝕有一定的影響。在運行中，運行人員應(yīng)定期觀察及記錄水輪機尾水管真空表上的數(shù)值變化，選擇最優(yōu)工況運行，盡量避免水輪機長期在低水頭和低負荷狀態(tài)下遣行。 避開汽蝕嚴重的運行工況區(qū)域。2)增設(shè)補氣裝置。增設(shè)補氣裝置向尾水管

5、補氣，對破壞空腔汽蝕，減輕汽蝕振動有一定的作用；采用十字架補氣是一種防止空腔汽蝕較為行之有效的措施。在尾水管進口處設(shè)置十字架補氣鋼管，一般采用直徑3英寸以上的鋼管，管壁上均勻地布置一定數(shù)量的出氣孔。十字架補氣管通過尾水管壁，由1根總管接出外面，總管的出氣孔應(yīng)盡可能多，開孔的方向應(yīng)背向水流，以免將四周壓力較大的水流引入而堵塞補氣管。運行過程中，運行人員可根據(jù)情況從外面送入大氣或壓縮空氣，經(jīng)十字架上的小孔向低壓區(qū)補氣，降低真空壓力，破壞真空渦帶形成，減輕汽蝕。3)補焊。對于汽蝕嚴重到什么程度補焊和什么時間補焊，要按電站運行的實際情況而定，但千萬不要等到汽蝕嚴重導(dǎo)致穿孔以后再補補焊需用不銹鋼電焊條，

6、使用含鉻為l2 l4 的不銹鋼焊條效果較好，焊條要干燥。為防止補焊時汽蝕部件變形，要用千分表進行監(jiān)視。補焊前，應(yīng)清除補焊處表面的水分、油垢及銹斑等雜物，制造樣板，然后進行打磨、補焊。對于汽蝕破壞較嚴重的要進行多次堆焊，重復(fù)堆焊前必須將前一次的焊渣清除干凈。在磨光過程中，要注意保持原來的葉型，按樣板打磨光滑。4) ARC陶瓷涂層技術(shù)ARC高含量陶瓷涂層系列是針對不同行業(yè)、不同設(shè)備、不同工況存在的嚴重磨損和腐蝕情況而發(fā)展的新技術(shù)，通過嚴格工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料可以方便、簡單地施工于被保護表面，起到優(yōu)異的耐磨作用和防腐作用，具有超高附著力、高強度、高致密度等特點，可大大提高設(shè)備使用壽命。Ø A

7、RC陶瓷涂層技術(shù)具有其它傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)點： 、100%的純固態(tài)，不含任何水及有機溶劑，固化后不收縮，保護層致密，不會產(chǎn)生氣泡，不會產(chǎn)生針孔腐蝕；、超高的附著力（594kg/cm²），不產(chǎn)生內(nèi)層腐蝕，有效避免涂層下產(chǎn)生腐蝕，完全消除了傳統(tǒng)材料脫落現(xiàn)象，在一定程度的流體沖涮、腐蝕等工況下不會發(fā)生脫落現(xiàn)象。、類似涂料的施工方式，易于成型。可根據(jù)需要任意調(diào)整厚度及形狀。、可以使設(shè)備表面更光滑，減少液體流動時所產(chǎn)生的阻力，提高設(shè)備運行效率。、在不穩(wěn)定的化學(xué)環(huán)境中，仍然能保持其優(yōu)越的抗化性。Ø ARC 855EN技術(shù)參數(shù)ARC 855EN是一種革新性的陶瓷涂層，用于保護設(shè)備，防止

8、腐蝕磨損以及化學(xué)介質(zhì)對設(shè)備的侵害。ARC 855EN是100%固化材料，低黏度，非收縮性物質(zhì)，顏色為灰色或綠色。ARC 855EN最小的厚度是250微米,一般厚度為375-500微米，應(yīng)以2層方式涂抹，使用刷子或滾輪將完全涂抹于表面來達到理想的厚度。如果有需要， ARC 855EN是可以重復(fù)噴涂而不需要額外的表面處理，只要表面是無污染的，且依循固化時間表在初凝狀態(tài)下涂抹。ARC 855EN可以單獨使用，也可以與其他ARC產(chǎn)品復(fù)合使用。這種兩層的體系可以很好的預(yù)防和保護表面不受侵害。固態(tài)的陶瓷涂層表現(xiàn)出優(yōu)秀的抗化性和抗腐蝕性，光滑表面。技術(shù)參數(shù)固化后密度 -1.5g/cc100lb/cu./ft

9、體積密度-625cc/kg17.3cu.in./lb抗壓強度(ASTM D 695)844kg/cm212，000psi抗彎強度(ASTM D 790)562kg/ cm28,000psi彈性系數(shù)（ASTM D 638）2404kg/ cm23，420psi線膨脹系數(shù)（ASTM C-531）4.61*10-5cm/cm/2.65p*10-5in/in/反結(jié)合陰極（ASTM G-8）通過60天洛氏硬度（ASTM D-785）R105邵氏硬度 （ASTM D 2240）85鹽霧記錄板（ASTM B-117）不生銹> 10,000小時抗垂直下垂不松弛最高溫度浸泡52126未浸泡 80176固化

10、時間表（小時） 溫度狀態(tài)1050166025773290初凝6321物理完全固化60482414化學(xué)完全固化120964824Ø ARC 855EN的施工、噴砂處理：分段對煤泥深錐圓筒鋼板表面進行噴砂處理，去除鐵銹、原有覆層、油污，每一段噴完砂后用丙酮或無水酒精快速清潔金屬表面，緊接著進行（ARC 855EN）涂裝施工，然后再進行下一段的噴砂。噴砂檢測目標(biāo)值：光潔度SA2.5，粗糙度75125微米。、涂層施工：將混合好ARC高含量陶瓷涂料855EN對葉輪表面已經(jīng)腐蝕穿孔形成的小洞和坑進行修補，涂抹過程中應(yīng)盡量使涂層表面平整。、涂層施工：將混合好ARC高含量陶瓷涂料ARC 855EN涂抹在修補好的水輪機葉輪表面，涂層厚度均勻，覆層完整，無漏洞。、涂層固化：對涂層施工完成工件進行加熱固化，固化溫度：32左右。、表面修整：待涂層固化后，對涂層表面進