葛洲坝电厂水轮机过流部件磨蚀与防护回顾(1)(2)
2013-11-28 01:19
导读：3过流部件防护情况 葛洲坝电厂运行初期，水轮机过流部件的磨蚀研究大多是试验室结论，需要通过实践来检验。因此，从第一台机组投运开始，对水轮机
3 过流部件防护情况
葛洲坝电厂运行初期，水轮机过流部件的磨蚀研究大多是试验室结论，需要通过实践来检验。因此，从第一台机组投运开始，对水轮机过流部件的磨蚀破坏问题就十分重视,在科研院所的支持下，寻找防护水轮机过流部件的金属与非金属材料，以减缓其磨蚀破坏的速度，延长机组的检修期，缩短检修时间。
(1)1983年3月，在3#机转轮体和中环上涂刷两块环氧砂浆进行抗磨试验，经30000小时运行，涂层被冲掉；同年7月，在2#机2#叶片上进行0cr18ni6mo三相焊条和0cr13ni6mo母材焊条进行补焊试验，1984年2月检查，0cr13ni6mo母材焊条效果良好。
(2)1984年8月，在7#机叶片正面吊孔盖板上涂刷镍保护层,运行20000小时，停机检查，已无踪迹。
(3)1986年2月，在5#机转轮体、叶片、中环部位分别喷焊一小块镍基ni1、ni2、ni3金属粉末保护层，在进水边涂刷蓖麻油型互穿网络高分子保护层，运行22000小时，经检查转轮体上残存部分ni3喷焊层，2#叶片正面进口外缘喷焊的650×180ni1已龟裂，用锤子敲击可使其脱落，中环上喷焊的ni2已无痕迹；涂刷的蓖麻油型互穿网络高分子保护层被冲掉；1987年在3#机和2#机过流部件上大面积涂刷该保护层，厚度0.1~0.2mm，运行8000小时在底环和导叶上还存在薄膜痕迹，运行20000多小时后被冲掉。
(4)1987年2月，长委会科研所在9#机叶片上用抗磨涂层冷态环氧8021涂在叶片吊孔及出水边外缘正面,机组运行20000多小时,涂层全部冲掉，保护作用不明显。
(5)1988年4月，在1#机叶片正面、轮毂、连接体、泄水锥、活动导叶、底环、基础环、下环等过流部件涂了环氧金刚砂涂料保护层，分别运行4600小时、12300小时、15000小时检查，除叶片正面进水边头部、出水边外缘和基础环上部连接缝一周高100mm脱落外，其余均起到了保护过流部件的作用。
（科教论文网 lw.NsEac.com编辑整理） (6)1989年3月，国内七个科研院所，在20#机过流部件上进行多种抗磨蚀材料的对比试验。天津勘测设计院水科所的双层次尼龙、聚氨脂橡胶片、复合树脂砂浆；西安黄河机器厂的hh896-1环氧砂浆；黄委会水科所的s-80美国聚氨脂橡胶；兰州电力修造厂的ni57、ni50a金属粉沫喷焊；冶金部
钢铁研究总院的金属陶瓷帖片；中科院金属研究院的不锈钢焊条、钛合金帖片等。运行17919小时后，1992年初停机检查，发现过流部件遭受到最为严重的破坏，对比试验的抗磨蚀材料几乎全部剥落。由于多种抗磨蚀材料的附着力不同，在运行中剥落的时间有差异，叶片正、背面从进水边至出水边，从叶片根部至外缘，大大小小的蚀坑形同“梯田”，局部蚀坑60mm×35mm；转轮体上同时出现了一些蚀坑，局部40mm×20mm，迫使对其过流部件进行全面地环氧金刚砂修复与防护，并在1999年将五个叶片全部更换。
（7）1992年3月，北京中山公司在20#机3#叶片背面和9#机4#叶片正面进行了美国超能强化dp.dl抗磨涂层试验，其它八个叶片全部涂敷黄委会水科院的环氧金刚砂涂层，运行约6000小时检查，20#机的美国涂层全部剥落,环氧金刚砂涂层保留90%以上；9#机美国涂层保留近90%，环氧金刚砂涂层完好无损。
（8）1996年11月，在16#机4个叶片的头部正背面进行两种弹性体材料（聚氨脂类）的抗磨蚀试验，运行约25000小时（一个大修期）停机检查，叶片背面米色弹性体材料剥落，正面虽已剥落，但未磨损，估计剥落时间不长；叶片背面茶色弹性体材料剥落50%，正面完好。
（9）1997年，在20#机和21#机中环上用环氧金刚砂涂层作基础，表面涂敷弹性体材料（聚氨脂类），运行约6000小时（1年）后几乎全部剥落，仅在中环上部残存少许。
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（10）2001年12#机更换下来的叶片上进行高速火焰喷涂裙边和叶片背面外缘300mm的碳化钨材料,于2002年安装在15#机上；2001年底，在18#机进行了相同的试验，效果待定。
通过上述试验，从1989年开始,筛选出适宜葛洲坝电厂水轮机过流部件的抗磨蚀涂层，即黄委会水科院、全国水力机械抗磨损研究试验总站二个单位研制的、获国家发明奖的环氧金刚砂涂层。该涂层抗磨蚀效果显著，价格便宜，施工简单，可在转轮室内大面积涂敷，其涂层在固定部件和转轮体上的四年保留量不小于90%，对叶片背面的保护效果不理想，约80%左右，主要是叶片背面强汽蚀区的四年保留量为零。因此，转轮室中环和叶片背面外缘的保护是目前需要解决的问题。
4 几点看法
随着三峡水库2003年6月10日蓄水至135m高程，上游河道加宽，水流速度减慢，含泥沙量已明显减少，葛洲坝电厂的水轮机运行条件得到改善，过流部件的磨损破坏速度得到缓解。但应清楚地看到：三峡水库是蓄清排浑，在夏季仍然要将滞留在库内的泥沙排至葛洲坝水库，水轮机磨蚀依然存在，其磨蚀特点将会发生发变化，抗磨蚀措施需相应调整。
（1）葛洲坝电厂的机组已运行二十多年，其过流部件固定部分的壁厚已减薄，更换难度大，需要科研部门研制适应低水头、大流量、附着力大、现场可操作性强的抗磨蚀材料来延长其使用寿命，尤其是要延长中环的使用寿命。
（2）叶片外缘端面、背面的“啃边”、出水边外缘圆角除修正翼型以外，应研制转轮不吊出机坑的有效、实用的处理措施。
（3）抗磨蚀涂层在真机上试验应谨慎，不要在同一个部件上进行两种或两种以上材料的试验；没有经过中间试验就在大型机组上作大面积的试验是不可取的，其代价也是昂贵的。
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（4）环氧金刚砂涂层等防护材料的配方、施工工艺、质量标准应科学、规范，有一套完备的标准化体系，即有一套完整的质量保证体系，以保证该工艺措施健康的发展和不断创新。
环氧金刚砂涂层在葛洲坝电厂水轮机过流部件上的应用是成功的。15年来，全厂21台机组在大修中均采用环氧金刚砂涂层对过流部件进行保护，延长了水轮机的使用寿命，缩短了检修时间。但是，也清楚地认识到：环氧金刚砂涂层不是万能的，对叶片背面的保护有限，尤其叶片外缘背面强气蚀区和转轮室中环最需要防护的部位还不能凑效，需要进一步探索和研究，以完善其抗磨蚀性能，解决水电厂的这个老大难问题。
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