双庙湖水电站水轮机汽蚀的产生和防治措施

1、双庙湖水电站水轮机汽蚀的产生和防治措施【文摘】汽蚀在水轮机中发生的部位不同，有翼型汽蚀、空腔汽蚀和间隙汽蚀等3种。它的产生导致水轮机工作机件表面受到侵蚀和剥落，使过流部件形成麻点或蜂窝孔洞，引起机组振动，降低效率和出力。提出了防治措施及处理方法，实例中效果明显。【主题词】水电站运行 水轮机空蚀 水轮机振动 设备维修 措施1、水轮机汽蚀的产生及影响根据汽蚀在水轮机中发生的部位不同，一般有翼型汽蚀、空腔汽蚀和间隙汽蚀等3种。1)翼型汽蚀它主要是由于轮叶翼型的形状所引起的。反击式水轮机的转轮叶片，沿流线方向的截面为空气动力型，水流绕叶片流动使其正面和反面造成压差，从而使转轮获得力矩，一般叶片正面大部

2、分为正压，叶片背面为负压。如果叶片背面压力降低至汽化压力时，就发生翼型汽蚀，产生大量汽泡，破坏水流正常连续性流动，导致机组出力和效率的降低。另外，由于轮叶制造材料质量不良，形状不对及表面不光等，产生的翼型汽蚀将使轮叶形成蜂窝状孔洞，如不及时检修可导致轮叶击穿而破坏。翼型汽蚀一般发生在叶片背面出水边下半部靠轮环处和叶片背面与轮毂靠近处。2)空腔汽蚀它是由于在尾水管内的水流旋转，使中心空腔处形成了真空而造成的。主要原因是由于水轮机在非设计工况下运行(在水轮机出力的5限制线以外时)，破坏了水轮机的法向出口，产生了脱流和旋涡，再加上整个转轮出口的旋转水流，在转轮出口和尾水管进口形成一个涡带，其中心产生

3、很大压降，当降至汽化压力时，便产生了空腔汽蚀。这种涡带以一定的频率在尾水管内旋转，其中心的真空带周期性地冲击尾水管的四周，造成对尾水管壁的汽蚀破坏，产生周期性的压力波动，形成强烈的噪音、金属打击声、轰隆声或雷鸣声，甚至发生放电、闪光现象，严重时会引起机组的强烈振动，影响水轮机的稳定运行。空腔汽蚀通常发生在水轮机座环内侧和尾水管上半段。3)间隙汽蚀这是水流通过某些间隙或较小的通道时，因局部流速升高，压力降低到汽化压力时而产生的。反击式水轮机常发生在导叶端部间隙处和转轮止漏环间隙处，轴流转桨式水轮机叶片和转轮室的间隙处。间隙汽蚀破坏范围一般较小，但在水轮机运行中表现较突出。在间隙汽蚀的作用下，转轮

4、室、叶片周缘、叶片法兰下表面以及转轮体的局部发生破坏，高水头的水电站较为严重。2、水轮机汽蚀的防治措施水轮机的汽蚀现象，导致水轮机一方面工作机件表面受到侵蚀和剥落，使水轮机过流部件形成麻点或蜂窝孔洞，严重时将使叶片破坏，以致转轮不能使用；另一方面引起机组振动，降低水轮机的效率和出力。因此必须预防和及时处理。具体防治措施如下。1)合理确定水电站的运行方式。多年运行实践证明，运行工况对汽蚀有一定的影响。在运行中，运行人员应定期观察及记录水轮机尾水管真空表上的数值变化，选择最优工况运行，尽量避免水轮机长期在低水头和低负荷状态下遣行。 避开汽蚀严重的运行工况区域。2)增设补气装置。增设补气装置向尾水管

5、补气，对破坏空腔汽蚀，减轻汽蚀振动有一定的作用；采用十字架补气是一种防止空腔汽蚀较为行之有效的措施。在尾水管进口处设置十字架补气钢管，一般采用直径3英寸以上的钢管，管壁上均匀地布置一定数量的出气孔。十字架补气管通过尾水管壁，由1根总管接出外面，总管的出气孔应尽可能多，开孔的方向应背向水流，以免将四周压力较大的水流引入而堵塞补气管。运行过程中，运行人员可根据情况从外面送入大气或压缩空气，经十字架上的小孔向低压区补气，降低真空压力，破坏真空涡带形成，减轻汽蚀。3)补焊。对于汽蚀严重到什么程度补焊和什么时间补焊，要按电站运行的实际情况而定，但千万不要等到汽蚀严重导致穿孔以后再补补焊需用不锈钢电焊条，

6、使用含铬为l2 l4 的不锈钢焊条效果较好，焊条要干燥。为防止补焊时汽蚀部件变形，要用千分表进行监视。补焊前，应清除补焊处表面的水分、油垢及锈斑等杂物，制造样板，然后进行打磨、补焊。对于汽蚀破坏较严重的要进行多次堆焊，重复堆焊前必须将前一次的焊渣清除干净。在磨光过程中，要注意保持原来的叶型，按样板打磨光滑。4) ARC陶瓷涂层技术ARC高含量陶瓷涂层系列是针对不同行业、不同设备、不同工况存在的严重磨损和腐蚀情况而发展的新技术，通过严格工艺生产的复合材料可以方便、简单地施工于被保护表面，起到优异的耐磨作用和防腐作用，具有超高附着力、高强度、高致密度等特点，可大大提高设备使用寿命。Ø A

7、RC陶瓷涂层技术具有其它传统技术无法比拟的优点： 、100%的纯固态，不含任何水及有机溶剂，固化后不收缩，保护层致密，不会产生气泡，不会产生针孔腐蚀；、超高的附着力（594kg/cm²），不产生内层腐蚀，有效避免涂层下产生腐蚀，完全消除了传统材料脱落现象，在一定程度的流体冲涮、腐蚀等工况下不会发生脱落现象。、类似涂料的施工方式，易于成型。可根据需要任意调整厚度及形状。、可以使设备表面更光滑，减少液体流动时所产生的阻力，提高设备运行效率。、在不稳定的化学环境中，仍然能保持其优越的抗化性。Ø ARC 855EN技术参数ARC 855EN是一种革新性的陶瓷涂层，用于保护设备，防止

8、腐蚀磨损以及化学介质对设备的侵害。ARC 855EN是100%固化材料，低黏度，非收缩性物质，颜色为灰色或绿色。ARC 855EN最小的厚度是250微米,一般厚度为375-500微米，应以2层方式涂抹，使用刷子或滚轮将完全涂抹于表面来达到理想的厚度。如果有需要， ARC 855EN是可以重复喷涂而不需要额外的表面处理，只要表面是无污染的，且依循固化时间表在初凝状态下涂抹。ARC 855EN可以单独使用，也可以与其他ARC产品复合使用。这种两层的体系可以很好的预防和保护表面不受侵害。固态的陶瓷涂层表现出优秀的抗化性和抗腐蚀性，光滑表面。技术参数固化后密度 -1.5g/cc100lb/cu./ft

9、体积密度-625cc/kg17.3cu.in./lb抗压强度(ASTM D 695)844kg/cm212，000psi抗弯强度(ASTM D 790)562kg/ cm28,000psi弹性系数（ASTM D 638）2404kg/ cm23，420psi线膨胀系数（ASTM C-531）4.61*10-5cm/cm/2.65p*10-5in/in/反结合阴极（ASTM G-8）通过60天洛氏硬度（ASTM D-785）R105邵氏硬度 （ASTM D 2240）85盐雾记录板（ASTM B-117）不生锈> 10,000小时抗垂直下垂不松弛最高温度浸泡52126未浸泡 80176固化

10、时间表（小时） 温度状态1050166025773290初凝6321物理完全固化60482414化学完全固化120964824Ø ARC 855EN的施工、喷砂处理：分段对煤泥深锥圆筒钢板表面进行喷砂处理，去除铁锈、原有覆层、油污，每一段喷完砂后用丙酮或无水酒精快速清洁金属表面，紧接着进行（ARC 855EN）涂装施工，然后再进行下一段的喷砂。喷砂检测目标值：光洁度SA2.5，粗糙度75125微米。、涂层施工：将混合好ARC高含量陶瓷涂料855EN对叶轮表面已经腐蚀穿孔形成的小洞和坑进行修补，涂抹过程中应尽量使涂层表面平整。、涂层施工：将混合好ARC高含量陶瓷涂料ARC 855EN涂抹在修补好的水轮机叶轮表面，涂层厚度均匀，覆层完整，无漏洞。、涂层固化：对涂层施工完成工件进行加热固化，固化温度：32左右。、表面修整：待涂层固化后，对涂层表面进