创新驱动发展 科学破除愚昧

编者按：根据杭汽科字[2017]第008号《关于开展2017年全国科普日暨杭州市第31届科普宣传周活动的通知》精神，公司科协积极倡议各学组，以科普周为契机，深入贯彻习近平总书记关于“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化”的论述精神, 紧紧围绕提高公司员工科学素质，助力提升公司科技创新的重要决策，动员全公司员工共同参与创新，形成大众创业、万众创新的生动局面。公司科协分会以《杭发报》、公司网站为载体，精选优秀科普小论文，结合企业实际和产品特点，进行科普宣传。

浅析多泥沙电站泥沙磨损问题

泥沙磨损是影响水轮机运行的最大难题，它导致机组过流部件快速磨损、大修周期缩短，进而严重影响电站安全稳定运行。（下图为多泥沙电站拆下零部件）

 一、影响水轮机泥沙磨损的主要因素：

   1、泥沙因素

粒子尺寸。形状、硬度、及含沙量对磨损有很大影响。随着粒子尺寸增加，磨损由延性域转向脆性域，出现最大磨损率的冲击角度由30°转移至80°；泥沙的磨损能力与其本身硬度直接相关；沙粒颗粒形状直接影响到材料破坏程度；其他特性不变时，粒径越粗，磨损能力越强。对于普通金属而言，一旦颗粒硬度大于金属硬度，其冲击磨损和冲刷磨损快速增加，但过了该快速磨损阶段，随磨粒硬度增加，磨损率趋于常数，甚至减小。关于含沙量，一般认为磨损程度与含沙浓度呈线性关系。

2、流场因素

流场因素如流态、流速、冲击角等对材料磨损有很大影响。

二、抗泥沙磨损措施

1、从源头上采取工程措施，减少过机泥沙；比如通过枢纽布置、水库调度等方案，或者采取在发电洞前设置拦沙坎、冲沙廊道及透水导沙墙等措施，使过机泥沙含量有所减少，发电洞泥沙颗粒级配有所降低。

2、机组采取一定的抗磨蚀措施，延长运行时间。可以通过以下几个方面考虑。

2.1、选型原则。鉴于电站所在河流泥沙含量大，水轮机应选用空化性能优秀、稳定性高的转轮；不追求过高的能量指标，适当降低转速，采用大比尺的水轮机设计方案，以降低水轮机过流部件中的水流速度，减小泥沙对水轮机过流部件的损害；选择适当的安装高程，确保足够的空化安全余量，电站装置空化系数与初生空化系数的比值K应大于1.6倍，使电站在任何可能的运行工况下都不发生空化现象，同时应保证水轮机尽量在较优的工况区运行，以改善流态，减轻磨蚀。

2.2、过流部件结构优化。应考虑过流部件的水流更顺畅通过，可考虑优化固定导叶及安放角；活动导叶上下端采用大圆盘结构，以减少导叶内外侧差压作用下的间隙流动；减小活动导叶端面间隙等。

2.3、提高材料耐磨性能。材料的耐磨性能与磨损量成反比。转轮(包括叶片、上冠、下环和泄水锥)采用不锈钢材料，如06Crl6Ni5Mo，Crl6NiMo，经VOD精炼铸造，叶片叶型及坡El均在数控龙门铣上加工，从而保证叶片型线与模型机完全相似，并利于保证转轮组装的精度和质量；导叶采用不锈钢材料，如06Crl6Ni5Mo，采用电渣熔焊铸造，同时保证导叶翼型与模型机导叶翼型完全一致；底环、顶盖上的抗磨板，止漏环采用不锈钢材料。

2.4、水轮机过流部件喷涂。对转轮止漏环、转轮进、出水边，顶盖、底环止漏环内外表面，底环、顶盖上下抗磨板等部位采用超音速喷涂碳化钨等耐磨蚀材料，以减缓泥沙对水轮机过流部件的磨蚀。

2.5、提高水轮机过流部件的加工精度。过流部件特别是转轮部件的光洁度也是提高抗磨蚀能力的有力武器。

2.6、增加水轮机过流部件的备品备件。除常规的备品备件外，电站可另配备一台套水轮机转轮和导水机构(不包括控制环)、底环抗磨板、顶盖抗磨板、活动导叶等，且在结构上保证备品备件的通用性。