編者按：根據(jù)杭汽科字[2017]第008號《關(guān)于開展2017年全國科普日暨杭州市第31屆科普宣傳周活動的通知》精神，公司科協(xié)積極倡議各學(xué)組，以科普周為契機(jī)，深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)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(xiàn)科技成果快速轉(zhuǎn)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，動員全公司員工共同參與創(chuàng)新，形成大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的生動局面。公司科協(xié)分會以《杭發(fā)報》、公司網(wǎng)站為載體，精選優(yōu)秀科普小論文，結(jié)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題

泥沙磨損是影響水輪機(jī)運(yùn)行的最大難題，它導(dǎo)致機(jī)組過流部件快速磨損、大修周期縮短，進(jìn)而嚴(yán)重影響電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。（下圖為多泥沙電站拆下零部件）

 一、影響水輪機(jī)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。隨著粒子尺寸增加，磨損由延性域轉(zhuǎn)向脆性域，出現(xiàn)最大磨損率的沖擊角度由30°轉(zhuǎn)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，粒徑越粗，磨損能力越強(qiáng)。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，但過了該快速磨損階段，隨磨粒硬度增加，磨損率趨于常數(shù)，甚至減小。關(guān)于含沙量，一般認(rèn)為磨損程度與含沙濃度呈線性關(guān)系。

2、流場因素

流場因素如流態(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，減少過機(jī)泥沙；比如通過樞紐布置、水庫調(diào)度等方案，或者采取在發(fā)電洞前設(shè)置攔沙坎、沖沙廊道及透水導(dǎo)沙墻等措施，使過機(jī)泥沙含量有所減少，發(fā)電洞泥沙顆粒級配有所降低。

2、機(jī)組采取一定的抗磨蝕措施，延長運(yùn)行時間?？梢酝ㄟ^以下幾個方面考慮。

2.1、選型原則。鑒于電站所在河流泥沙含量大，水輪機(jī)應(yīng)選用空化性能優(yōu)秀、穩(wěn)定性高的轉(zhuǎn)輪；不追求過高的能量指標(biāo)，適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速，采用大比尺的水輪機(jī)設(shè)計方案，以降低水輪機(jī)過流部件中的水流速度，減小泥沙對水輪機(jī)過流部件的損害；選擇適當(dāng)?shù)陌惭b高程，確保足夠的空化安全余量，電站裝置空化系數(shù)與初生空化系數(shù)的比值K應(yīng)大于1.6倍，使電站在任何可能的運(yùn)行工況下都不發(fā)生空化現(xiàn)象，同時應(yīng)保證水輪機(jī)盡量在較優(yōu)的工況區(qū)運(yùn)行，以改善流態(tài)，減輕磨蝕。

2.2、過流部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化。應(yīng)考慮過流部件的水流更順暢通過，可考慮優(yōu)化固定導(dǎo)葉及安放角；活動導(dǎo)葉上下端采用大圓盤結(jié)構(gòu)，以減少導(dǎo)葉內(nèi)外側(cè)差壓作用下的間隙流動；減小活動導(dǎo)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(zhuǎn)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(shù)控龍門銑上加工，從而保證葉片型線與模型機(jī)完全相似，并利于保證轉(zhuǎn)輪組裝的精度和質(zhì)量；導(dǎo)葉采用不銹鋼材料，如06Crl6Ni5Mo，采用電渣熔焊鑄造，同時保證導(dǎo)葉翼型與模型機(jī)導(dǎo)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(jī)過流部件噴涂。對轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)、轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出水邊，頂蓋、底環(huán)止漏環(huán)內(nèi)外表面，底環(huán)、頂蓋上下抗磨板等部位采用超音速噴涂碳化鎢等耐磨蝕材料，以減緩泥沙對水輪機(jī)過流部件的磨蝕。

2.5、提高水輪機(jī)過流部件的加工精度。過流部件特別是轉(zhuǎn)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(jī)過流部件的備品備件。除常規(guī)的備品備件外，電站可另配備一臺套水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)(不包括控制環(huán))、底環(huán)抗磨板、頂蓋抗磨板、活動導(dǎo)葉等，且在結(jié)構(gòu)上保證備品備件的通用性。