黄河上水电站混流式水轮机磨蚀与防护措施的研究

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1、水力发电第36卷第4期2010年4月黄河上水电站混流式水轮机磨蚀与防护措施的研究李延频，王鹏飞，阳莉，陈德新(华北水利水电学院，河南郑州450011)摘要：由于黄河水流含沙量大的特性，混流式水轮机磨蚀严重的部位依次是叶片背面出口边靠近下环处、叶片之间的上冠流道、下环内外表面等。根据对磨蚀规律的分析，水轮机的磨蚀防护一般采取涂层防护、优化转轮设计、减少过机泥沙等措施，对各种防护措施进行了分析比较。关键词：混流式水轮机：水轮机磨蚀；防护措施ResearchonAbrasionandPreventionofFrancisTurbineontheYellowRiverLiY

2、anpin，WangPengfei，YangLi，ChenDexinfNoahChinaUniversityofWaterConservancyandElectricPower，ZhengzhouHenan450011)Abstract：Duetothe1argesedimentconcentration，theFrancisturbineonYellowRiversuffersseriousabrasion．Themoreseriousabrasionaresuccessivelyemergedontheoutletedgenearthebandonthesuct

3、ionsideofblade，thecrownbetweenbladesandtheinnerandOHterSu~aceoftheband．Thepreventionmeasuresforabrasionwereanalyzedandcomparedherein，includingturbineprotectivecoating，wheeldesignoptimizationandreducingsedimentthatflowingthrouShturbine．KeyWords：Francisturbine；turbineabrasion；preventionm

4、easure中图分类号：TK73文献标识码：A文章编号：0559—9342(2010)04—0070—03黄河是世界上含沙量最大的河流．年输沙量161．2下环的磨蚀亿t，平均含沙量37．5kg／m，黄河流域上水电站的混流式机组下环内外表面均是磨蚀的易发区域，水轮机泥沙磨蚀是一个严重问题。水轮机的类型不水头越高的电站。该区域的磨蚀越严重。刘家峡、同，磨蚀的部位和强度也不相同，其相应的防护措盐锅峡水电站的机组在下环区域均发生严重的磨蚀。施也不尽相同。本文着重分析了黄河上水电站混流刘家峡水电站旧转轮下环内侧表面出现磨蚀麻式水轮机的泥沙磨蚀的特点、原因及防护技术。面、上端面

5、普遍磨蚀成顺水流方向的粗大沟槽，深1混流式水轮机各部位磨蚀的特点度10～15mill。新转轮的下环尽管采用了抗磨性能好的不锈钢材料，但还是发生了磨蚀。1．1叶片的磨蚀1．3导叶的磨蚀混流式水轮机叶片的磨蚀通常发生在叶片正、混流式机组由于应用水头较高．导水叶区的背面，以叶片进口边背面靠下环转弯处及正面出水流速较大，往往会发生空蚀，在多泥沙河流上，边区靠近下环处最为严重。磨蚀也常常发生在导叶上，尤其以导叶的立面密盐锅峡水轮机叶片进口边背面靠下环转弯处出封、端面的磨蚀最为严重。一般机组水头越高、现了大而深的凹坑．深达30～50tHin．连成片。叶泥沙含量越大，导叶的磨蚀越

6、严重。水轮机导叶片整个背面均有磨蚀，表现为上轻下重，下部靠近下环处在宽400mm左右的范围内，严重磨蚀，原收稿日期：2009一l2-25抗磨层已全部磨去，出现大量的顺水流方向的沟槽，基金项目：国家水利部“948”计划创新推广转化项目(CT200207)深达10～20mm，个别地方已磨穿，叶片水边已作者简介：李延频(1973一)，女，河南信阳人，副教授，硕士磨蚀成锯齿状。从事教学与科研一1：作．子只，守：具UJL，J＼l加比刀]／J＼午匕"TIh咎司J1厂f日小I：1研的严重磨蚀会使效率降低，稳定性下降和噪音增沙含量中多为石英、长石等，其硬度值在莫氏硬度大，导水叶关闭

7、时漏水量增大，严重时会导致机7左右，而制造水轮机叶片的金属材料其硬度一般组无法停机。在莫氏硬度4．5左右，远小于沙粒硬度。根据沙粒1．4抗磨板的磨蚀磨损机理可知，泥沙颗粒的硬度高于水轮机过流面混流式机组导水机构上下抗磨板由于间隙空化硬度时．沙粒与过流面冲撞后，硬度高的沙粒将压容易受到泥沙的磨蚀破坏，刘家峡水电站、盐锅峡人较软的水轮机过流表面，使之产生塑性变形，给水电站机组的抗磨板均发生过严重的磨蚀。微切削过程创造了条件。因此，金属材质的抗空蚀抗磨板是刘家峡水轮机磨蚀较为严重的过流部性能取决于金属的耐磨性，而金属材料耐磨性不仅件，一般情况是，上抗磨板磨蚀较轻，下抗