創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展 科學(xué)破除愚昧

編者按：根據杭汽科字[2017]第008號《關(guān)于開(kāi)展2017年全國科普日暨杭州市第31屆科普宣傳周活動(dòng)的通知》精神，公司科協(xié)積極倡議各學(xué)組，以科普周為契機，深入貫徹習近平總書(shū)記關(guān)于“科技創(chuàng )新、科學(xué)普及是實(shí)現創(chuàng )新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng )新同等重要的位置。沒(méi)有全民科學(xué)素質(zhì)普遍提高，就難以建立起宏大的高素質(zhì)創(chuàng )新大軍，難以實(shí)現科技成果快速轉化”的論述精神, 緊緊圍繞提高公司員工科學(xué)素質(zhì)，助力提升公司科技創(chuàng )新的重要決策，動(dòng)員全公司員工共同參與創(chuàng )新，形成大眾創(chuàng )業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng )新的生動(dòng)局面。公司科協(xié)分會(huì )以《杭發(fā)報》、公司網(wǎng)站為載體，精選優(yōu)秀科普小論文，結合企業(yè)實(shí)際和產(chǎn)品特點(diǎn)，進(jìn)行科普宣傳。

淺析多泥沙電站泥沙磨損問(wèn)題

泥沙磨損是影響水輪機運行的最大難題，它導致機組過(guò)流部件快速磨損、大修周期縮短，進(jìn)而嚴重影響電站安全穩定運行。（下圖為多泥沙電站拆下零部件）

 一、影響水輪機泥沙磨損的主要因素：

   1、泥沙因素

粒子尺寸。形狀、硬度、及含沙量對磨損有很大影響。隨著(zhù)粒子尺寸增加，磨損由延性域轉向脆性域，出現最大磨損率的沖擊角度由30°轉移至80°；泥沙的磨損能力與其本身硬度直接相關(guān)；沙粒顆粒形狀直接影響到材料破壞程度；其他特性不變時(shí)，粒徑越粗，磨損能力越強。對于普通金屬而言，一旦顆粒硬度大于金屬硬度，其沖擊磨損和沖刷磨損快速增加，但過(guò)了該快速磨損階段，隨磨粒硬度增加，磨損率趨于常數，甚至減小。關(guān)于含沙量，一般認為磨損程度與含沙濃度呈線(xiàn)性關(guān)系。

2、流場(chǎng)因素

流場(chǎng)因素如流態(tài)、流速、沖擊角等對材料磨損有很大影響。

二、抗泥沙磨損措施

1、從源頭上采取工程措施，減少過(guò)機泥沙；比如通過(guò)樞紐布置、水庫調度等方案，或者采取在發(fā)電洞前設置攔沙坎、沖沙廊道及透水導沙墻等措施，使過(guò)機泥沙含量有所減少，發(fā)電洞泥沙顆粒級配有所降低。

2、機組采取一定的抗磨蝕措施，延長(cháng)運行時(shí)間。可以通過(guò)以下幾個(gè)方面考慮。

2.1、選型原則。鑒于電站所在河流泥沙含量大，水輪機應選用空化性能優(yōu)秀、穩定性高的轉輪；不追求過(guò)高的能量指標，適當降低轉速，采用大比尺的水輪機設計方案，以降低水輪機過(guò)流部件中的水流速度，減小泥沙對水輪機過(guò)流部件的損害；選擇適當的安裝高程，確保足夠的空化安全余量，電站裝置空化系數與初生空化系數的比值K應大于1.6倍，使電站在任何可能的運行工況下都不發(fā)生空化現象，同時(shí)應保證水輪機盡量在較優(yōu)的工況區運行，以改善流態(tài)，減輕磨蝕。

2.2、過(guò)流部件結構優(yōu)化。應考慮過(guò)流部件的水流更順暢通過(guò)，可考慮優(yōu)化固定導葉及安放角；活動(dòng)導葉上下端采用大圓盤(pán)結構，以減少導葉內外側差壓作用下的間隙流動(dòng)；減小活動(dòng)導葉端面間隙等。

2.3、提高材料耐磨性能。材料的耐磨性能與磨損量成反比。轉輪(包括葉片、上冠、下環(huán)和泄水錐)采用不銹鋼材料，如06Crl6Ni5Mo，Crl6NiMo，經(jīng)VOD精煉鑄造，葉片葉型及坡El均在數控龍門(mén)銑上加工，從而保證葉片型線(xiàn)與模型機完全相似，并利于保證轉輪組裝的精度和質(zhì)量；導葉采用不銹鋼材料，如06Crl6Ni5Mo，采用電渣熔焊鑄造，同時(shí)保證導葉翼型與模型機導葉翼型完全一致；底環(huán)、頂蓋上的抗磨板，止漏環(huán)采用不銹鋼材料。

2.4、水輪機過(guò)流部件噴涂。對轉輪止漏環(huán)、轉輪進(jìn)、出水邊，頂蓋、底環(huán)止漏環(huán)內外表面，底環(huán)、頂蓋上下抗磨板等部位采用超音速?lài)娡刻蓟u等耐磨蝕材料，以減緩泥沙對水輪機過(guò)流部件的磨蝕。

2.5、提高水輪機過(guò)流部件的加工精度。過(guò)流部件特別是轉輪部件的光潔度也是提高抗磨蝕能力的有力武器。

2.6、增加水輪機過(guò)流部件的備品備件。除常規的備品備件外，電站可另配備一臺套水輪機轉輪和導水機構(不包括控制環(huán))、底環(huán)抗磨板、頂蓋抗磨板、活動(dòng)導葉等，且在結構上保證備品備件的通用性。