三峡水电站过机水流指标检测下水轮机磨蚀机理浅析

吴次光青长庚 电力部昆明勘测设计研究院 经过长江水利委员会的同志长期辛勤的工作 , 三峡水电站的运 行条件已基本清楚 , 水头 、 装机容量 、 机组台数 、 装机高程 、 尾水位 以及蜗壳 、 尾水管和机组段的控制尺寸都已明确 , 三峡水轮机的选 择已经具备条件 。 三峡水电站每年月中旬至月有三个半月的洪水期 , 天然来 水一般大于电站全部机组台的流量之和 , 水库维持在防洪限制 水位 , 预留防洪库容 , 电站伴有弃水 , 尾水位较高 , 水头较低 , 一般为一 , 水轮机应稳定地运行和尽可能发足额定出力 , 而 不必苛求效率 , 机组在系统中承担基荷 。 月末水库充蓄至正常水 位 , 月至次年月为枯水期 , 天然来水小于台机组流量 之和 , 电站无弃水 , 并尽可能维持高水头 , 水轮机尽可能 保持高效率运行 , 为满足系统调峰调频的需要 , 月底库水位降至

由于在我国现阶段还没有水轮机真实磨蚀状况的原形观测,现有的磨蚀机理研究存在这样或者那样的缺陷,同时数值模拟预测的报道还很少。因此对三峡水轮机的真实磨蚀量的测量非常必要,通过对原型观测,有利于更加合理地研究磨蚀机理,同时为数值模拟预测水轮机的磨蚀提供了真实可靠的资料,也为水轮机检修机制的转变提供更加科学的依据。

大型水电站一般取第一台机组投产后的5年或10年作为设计水平年,三峡工程规模大、工期长,以取第一台机组发电后10年作为设计水平年为宜,照目前情况应取2015年作为设计水平年,根据电力规划以及葛洲坝水位的提高和调节库容的扩大可以满足下游通航水深要求,三峡水电站装机容量可扩大到2000万kw左右,单机宜选68～80万kw的机组较为合理,三峡水库运行受防洪、泥沙等因素制约,采用蓄清排浑方式,汛期与汛后水头变化大,初期低水头发电长达8年之久,加上长江水中泥沙对水轮机磨蚀,使最优效率点水头的选择比较困难,从运行可靠出发,将最高效率点水头选择靠近汛期水头,以减少气蚀、泥沙联合磨蚀,并限制其在高水头下的运行小时数较为现实可行,初期发电机组台数少、水头低。如何加大水轮机单位流量,尽可能多地利用长江充沛的水量;提高水轮机低水头发电的效率,早发电、多发电是进一步研完的重要课题之一。

三峡水电站水头范围大，最高水头与额定水头之比高，长期偏离最优工况运行，并且汛期水中含有一定数量泥沙．虽然三峡机组的容量尺寸与国外大古力、依泰普相当，单从机械制造角度看不存在很大困难，但要很好地满足运行条件，技术要求高，难度亦大．因此，通过对三峡水轮机性能进行初步分析，发现水轮机能量犄性将偏离最优工况，高侧水头时的空化与稳定性与磨蚀等问题将比较突出．为改善机组特性，对水头等参数的合理选择提出了一些看法．

文章介绍三门峡水电站一号水轮机采用的抗气蚀磨蚀工艺、材料,以及聚氨酯软涂层防护材料在水轮机叶片防护方面的使用情况,比较了几个运行检验期软涂层材料的修复应用效果,为水轮机过流部件的抗磨蚀软涂层防护材料的运用积累了经验。

三门峡水电站水轮机的磨蚀破坏是过机含沙量、水轮机水力设计、机组设计制造质量、电站运行工况等多种因素综合作用的结果。在水轮机过流部件中，叶片是破坏最严重的部件，其主要破坏部位是：叶片头部外缘角，叶片背面头部外缘三角区，叶片背面外缘宽３００～３５０ｍｍ范围，叶片外缘端面。转轮室中环表面的磨蚀破坏与叶片相比，程度较轻，但破坏面积大，主要发生在叶片中心线上、下各３５０ｍｍ范围内。

三门峡水电站１号水轮机的抗磨蚀防护陈前淮，薛敬平（三门峡水利枢纽管理局河南三门峡４７２０００）三门峡水电站装有５台轴流转桨式水轮发电机组。由于汛期机组是在高含沙量情况下运行的，水流对水轮机过流部件的气蚀、磨损十分严重，导致水轮机流道工况改变，水轮机效...

通过对三门峡水电站水轮机磨蚀规律及成因的分析,采取水轮机表面防护、合理利用排沙和发电关系、旧机组改造、计划检修和状态检修相结合等一系列措施,有效地进行了水轮机抗磨蚀防护,提高水轮机的可利用率,增加发电效益。

针对水轮机磨蚀特性,系统分析了三门峡水电站多年的过机泥沙数据,探究了水轮机磨蚀的部位与原因,指出了过机泥沙仍是水轮机过流部件磨蚀的主要原因,为黄河上已建、在建和待建的水电站水轮机的设计、运行和检修提供建议。

泥沙磨蚀和腐蚀性水流联合作用于水轮机过流部件,是造成双溪水电站水轮机磨蚀严重的主要原因。针对这些原因,提出水轮机抗磨蚀的方案,再对水轮机过流部件进行了相应的抗磨蚀改造,最终提高了水轮机过流部件的抗磨蚀性能,延长了机组停机检修周期。图7幅。

通过对三峡水电站不同机组及不同部位的过机泥沙含量、颗粒级配以及物理化学指标的监测资料,分析了过机泥沙的分布及与出库泥沙的关系。现场采样与实验室分析结果表明,过机泥沙量与入库泥沙流量的大小成正比,过机泥沙量的峰值比入库洪水流量的峰值要滞后2～3d,而且过机泥沙的硬颗粒主要是石英和长石,硬度较大,更容易对水轮机产生磨蚀。分析结果可为水库排沙调度和减小泥沙对水轮机的磨损和腐蚀提供参考依据。

2008年10月29日．由中国葛洲坝集团安装的三峡水电站最后一台15号机组完成72h试运行。至此，三峡水电站26台机组全部投产发电。这意味着三峡水利枢纽工程基本完建，开始全面发挥防洪、通航、发电效益。

转轮是三峡水轮机最重的部件,而且又是最昂贵的部件,它的造价大约是整台水轮机造价的1/3-1/4,同时制造周期最长。因此,转轮的制造工艺关键,本文介绍了日本高砂制作所对三峡转所对三峡转轮制造一些设想和分析,包括材料、制造、装本性焊接方法、检查、试验和质量控制以及泥砂磨损的防护措施。

本文介绍了三峡右岸水轮发电机组甩负荷计算方法和结果,电站运行表明,计算方法和结果可以满足工程要求,但不能反映出小开度时机组的振动,对于巨型机组需对该问题进行进一步地研究。

本文介绍了三峡右岸模型水轮机试验研究的基本情况,并介绍了模型验收试验的有关情况。

论述了响水水电站扩机工程(二期工程)水轮机型式、额定水头、机组台数、水轮机参数的比选过程和最终确定的各参数。

简明阐述三峡电站水轮机转轮、蜗壳、导叶等重要部件的工艺方案,着重对转轮叶片的加工工艺进行技术经济分析,提出了近期进行开发的工艺研究项目。

结合基本资料及各种计算成果,对观音峡水电站的水轮机进行了正确选型,并阐述了相关的选择理由。表4个。

本文根据新疆已建的引水径流式水电站的运行情况,分析了水轮机磨蚀破坏原因,从水工的布置型式和水机选型及材料防护等方面提出了解决办法和治理措施。

水轮机磨蚀是一个需综合治理的系统工程,详细介绍了大峡水电站水轮机在水力设计、部件制造、生产维护中所采取的一系列成功应用的抗磨蚀措施,以及对磨蚀开展修复工作的成熟工艺措施,以供针对多泥沙河流水轮机抗磨蚀措施的研究及应用工作者参考。

三门峡水电站通过１９８９￣１９９４年６年的汛期浑水发电试验，筛选出了几种效果较为理想的抗磨蚀防护材料，积累了一定的水轮机过流部件的防护实践经验。本文较为详细地介绍了ｓｐｈｇ１合金粉末喷焊材料和ｇｂ１焊条在三门峡水电站３号水轮机的叶片、中环等过流部件防护中的应用情况。此次包括转轮中环的大面积抗磨蚀防护施工工艺的应用在三门峡水电站尚属首次，必将提高三门峡水电站３号水轮机整体抗磨蚀性能。

铜街子水电站运行多年以来,其轴流转桨式水轮机转轮体和叶片的汽蚀及泥沙磨蚀比较严重,给水电站的安全运行带来很大的危险。对磨蚀部位的处理方法进行了较为详细的叙述。