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摘要:巴基斯坦PATRIND水电站泥沙含量较大，本文从土建拦沙设计、机组选型、机组制造、机组结构设计等多方面综合考虑机组的防泥沙措施，对电站机组长期稳定运行起到了良好的作用，可为多泥沙水电站的设计提供借鉴。
关键词:PARIND；机组；防泥沙措施；涂层；下拆
1 概述
巴基斯坦PATRIND水电站位于巴基斯坦克什米尔境内PATRIND Muzaffarabad市郊。该电站是以发电为主的引水式半地下厂房，安装3台50MW混流式水轮发电机机组。从引水隧洞经由竖井至下平段隧洞（带有钢衬）的一管三机的引水方式，钢衬主管直径为5500mm，经出洞外后明装的球型岔后分为三条3200 mm渐变至3000 mm支管与机组蜗壳前主阀相接。
本电站是径流式电站，在汛期时最大含沙量约3.0kg/m3，含沙量极高。因此，本电站泥沙防护显得尤为重要，采取的主要防泥沙措施如下：
1.土建设置拦沙坝及旁通排沙洞；
2.机组选型时，控制机组参数水平；
3.机组过流部件采用高强度钢制造；
4.机组过流部件喷涂涂层；
5.采用转轮下拆结构，便于检修。
2 拦沙坝及排沙洞设计
PATRIND电站上游水库库容较小，为日调节，拦沙坝设置在大坝上游。该坝为溢流坝，在汛期时，将下层泥沙迅速拦截在坝前，再通过排沙洞将泥沙排至大坝下游， PATRIND电站坝区平面图详见下图。
5 过流部件涂层
多泥沙河流中，损毁水轮机叶片等过流部件的形式主要有以下几种：气蚀、电化学腐蚀、化学腐蚀和冲蚀磨损。对于含沙水流中的过流部件，以上几种破坏形式不是孤立存在，而是相辅相成。多泥沙河流中工作的水轮机过流部件破损的原因以气蚀和泥沙磨蚀为主，中间伴随着电化学腐蚀和化学腐蚀。
针对水轮机过流部件损坏的情况，除了上面讲述的提高过流部件材料等级的方法外，还有就是在过流部件表面加防护涂层。
本电站采用的是复合涂层，是由基体合金和强化相颗粒组成的。基体合金以Ni、CO、Fe 基合金粉末为主，合金本身有较高的强度、较好的耐蚀性和结构稳定性，而且可固溶较多其它合金元素，可通过合金化进一步提高性能，从而起到支撑体的作用；同时，基体合金还起到粘结剂的作用，对强化相颗粒有较好的润湿性和相容性，与之形成牢固结合，并与被强化材料之间形成优良的结合。增强体颗粒是过外加和原位生成两种途径引入的陶瓷相和金属间化合物相，它们均具有极高的硬度、强度、弹性模量和化学稳定性，对抵抗外界摩擦、磨损和腐蚀起着重要作用。
6 转轮下拆式结构
对于多泥沙河流，在电站建成后，势必转轮及其它过流部件会有很大的磨损，为了在不拆卸发电机的状态下拆出水轮机的转轮、底环、导叶等过流易损部件进行检修，可以将下拆式结构融入水轮机结构设计中。下拆式结构是水轮机一种重要的布置形式，这种结构可以不需要发电机部分进行拆卸的前提下对水轮机进行检修。从而减少了回装的工作量，大大节省了检修时间。下拆式结构将越来越多地应用于混流式水轮机和抽水蓄能机组，尤其适用于多泥沙河流上的水轮发电机组。帕春水电站水轮机也采用下拆式结构，转轮、活动导叶、尾水管、底环等易磨损部件可以从尾水管进人门廊道拆除。
本电站转轮下拆式结构主要从以下几个方面进行：
(1)埋件设计
尾水锥管采用上、下锥管结构，分别上锥管与底环采用螺栓把合，下锥管与尾水肘管采用螺栓把合
在尾水锥管下段稍低处设置了下拆廊道，其外形尺寸按照最大部件尾水锥管设计；廊道底部设置有轨道，检修时大件通过小车从轨道运至吊物孔处，再用厂房内门桥吊出。
在座环和蜗壳底部设置支墩，用螺栓或者焊接的方式将座环和蜗壳固定在支墩上。
(2)导水机构
为从廊道下面方便拆卸，转轮与主轴的联轴螺栓采用销套连接，底环与座环采用螺栓把合。
(3)下拆程序
第一步：拆除下锥管。首先，拆除肘管把合法兰的螺栓，安装下锥管拆除工具，沿着下拆轨道平稳移出下锥管（图1）；
图3图4
最后，当检修完毕，需要回装时，顺序如上述步骤正好相反，依次回装转轮、上锥管、下锥管等。
结语
对于多泥沙河流中机组防泥沙措施，巴基斯坦PATRIND电站主要从土建设置拦沙设计、机组选型、机组制造、机组结构设计等多方面综合考虑，从前期设计、中期制造和后期检修，都考虑了一定的措施，对泥沙起到了很好的防护作用，为该电站长期安全稳定运行奠定了坚实的基础。
参考文献:
［1］薛伟，陈昭远.水轮机空蚀和磨蚀理论研究［J］.大电机技术，1999（6）：44 ~ 48.
［2］张阁，周香林，张济山，孙东柏 水轮机过流部件用高耐磨耐蚀涂层制备技术［J］. 表面技术，2004（1）：5 ~7.
论文作者:张少鹏,孙勉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
标签：泥沙论文; 机组论文; 水轮机论文; 部件论文; 电站论文; 转轮论文; 过流论文; 《防护工程》2017年第2期论文;