摘要：水轮机转轮室作为水轮发电机组的流道唯一过水部件，其过流能力不但取决于水头，当其受损与变形时将严重影响厂房安全及机组效率的发挥，三岔水电站为卧轴灯泡贯流式机组，水轮机型号GZ-WP-480，机组转速100n/min，叶片数3片，工作水头1.5～8米，转轮室直径5米，转轮直径4.8米，转轮与转轮室间隙4mm，转轮室由钢板焊接成，外壁附有足够的加强筋板。转轮室与叶片相关部分加工成球面，内壁渐变段出口300mm对易于产生间隙汽蚀的喉管部分嵌套500mm×5mm不锈钢。在历经四年运行后进行机组大修前检查发现转轮室转轮叶片中心线汽蚀严重，通过专家方案对比探究有助于问题解决及处理。
关键词：转轮室；汽蚀；方案；处理
一、汽蚀形成及分析
转轮中心线距转轮室内壁2.4米，叶片与转轮室底部间隙4mm，在导叶与桨叶工作在协联曲线外时，水产生絮流沿叶片进口稍后压力低处流入与叶片出口甩出的水在转轮室叶片中心线处形成压力差，导致低于饱和蒸汽压出现汽泡，原来溶于水的气体也逸出，这些小汽泡随气流流到转轮室表面高压区时，在周围水较高压力作用下，会重新凝结，体积缩小形成空穴，这时周围水尤以极高速度向空穴冲来，产生极高的局部压力，连续击打转轮室表面，有与转轮中心线转轮室表面为铸钢材料，随着时间积累导致铸钢材料疲劳而剥蚀呈现麻点，续蜂海绵状，最大汽蚀深度6.6 mm。
二、处理被汽蚀部位的目的
水轮机部件产生汽蚀主要与水的流速、方向、材料、检修工艺、运行小时、吸出高度等因素有关，水轮机在运行过程中，由于发生汽蚀，导致水轮机过流部件受到严重的破坏，直接影响到机组的出力和安全运行，为了减少机组转轮室汽蚀进一步扩大，防止转轮室穿孔导致水淹厂房及今后机组的安全稳定运行。
三、方案形成及选择
1贝尔佐纳解决方案
1.1优点：贝尔佐纳BELZONA1311在1kg的负荷下，典型的泰伯抗磨性为H10轮（潮湿），材料损失为129mm³/千转，连续足够厚度时具有出色的抗冲蚀与汽蚀能力，固化后表面光洁度比表面经抛光处理后的不锈钢表面的光洁度高十倍以上，处理时间短。
1.2缺点；工艺较复杂，环境要求高，需要对汽蚀坑进行喷砂处理，污染大，投入大。材料出现断面或厚度不够时与转轮室粘结力不足，随机组运行时间增加被液体冲刷与转轮室分离，年损失量达30%左右。
2.不锈钢解决方案
2.1优点：使用传统不锈钢材料进行修补，具有出色的抗冲蚀与汽蚀能力，粘结能力强，制作工艺简单，投入少，。
2.2缺点：劳动强度大，堆焊时要做好防止转轮室变形的措施，时间长。
由于发电设备在检修期，修复可利用时间较长，汽蚀位置不连续且长度深度不同，经专家论证采用传统的不锈钢修补方案。
四、准备工作
1.工器具准备：
手提角向砂轮机：2台；400A直流电焊机：1台；烘箱：1台；焊条保温筒：1个；氧气瓶：5瓶；乙炔气瓶，5瓶；不锈钢焊条SMAW E308L-16，Φ3.2，200公斤；石棉布若干。
2.焊条处理：
2.1检查焊条无药皮剥落，偏芯等缺陷；
2.2烘干：120-150℃ 8h；
2.3保温：在现场使用时必须采用保温筒，防止焊条受潮。
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五、处理的工艺及步骤
1.将两条长4.5m、直径100mm的钢管分别焊接在转轮室内壁两侧。
2.在转轮室外壁的两端面分别装百分表监控。
3.用Φ6mm的碳棒刨掉汽蚀部分的蜂窝、锈损（已用粉笔标记出），刨掉的深度为3mm左右。
4.用砂轮机将刨后产生的高点、毛刺及渗碳层磨掉。
5.堆焊：
5.1焊接参数：焊条：SMAW E308L-16，Φ3.2；焊接电流：110-125A；预热温度：≥70℃（预热范围应延伸至焊接边缘≥75mm）；层间温度：≤200℃。
5.2焊接前用割炬将补焊区域预热到要求的温度后方可开始焊接。
5.3焊接从汽蚀区最深处开始补焊，每焊接完一层必须清除飞溅物和焊渣。
5.4用SMAW E308L-16，Φ4.0的不锈钢焊条将刨掉部分堆焊满，一边堆焊一边观察百分表变化，变化不能超过正负0.20mm，如果超过此范围，应立即停止刨焊工作。堆焊要采取正确的工艺措施，确保焊接质量，防止焊接裂纹和焊接变形。
5.5表面封焊应高出原线形2mm，焊接结束进行表面打磨，焊层打磨后应与无汽蚀的区域平滑过渡，打磨区域表面应光滑、平整，以保持转轮室的原流线形和转轮室的尺寸要求。
5.6打磨平整后涂上一层防护沥青漆。
六、安全注意事项
1.在焊接的过程中电焊的地线应和转轮室直接连接，严禁将地线置于转轮室以外的其他位置；
2.禁止未对母材预热就在转轮上进行任何焊接；
3.焊接时应采用多层多道焊，单道焊道宽度不大于焊条直径的4倍，禁止施焊摆动宽度过大；
4.所有电气设备必须有良好接地，并装设漏电保护器，使用过程中不得拆除或对其进行任何工作；电缆外皮完好、无破损、无漏电危险；所有电气设备必须由电气人员全面检查合格，并由监理确认合格后方可使用；
5.现场使用的气管不能有鼓包、裂缝等现象，连接前应把气管吹扫干净；气管必须与工具、气源连接牢固，管路及接头必须经通气试验检查无泄漏方可使用；
6.电焊作业间歇期间，焊把不能和金属部分接触，防止焊把打火；焊接作业完毕，必须立即切断电焊机电源；电焊工使用的面罩，电焊手套应完好，衣袖、领口应有遮盖；
7.使用的角向砂轮机等安全工器具必须检查外观完好、无破损、接地规范，运行平稳、无异音后方可使用；更换砂轮片时必须首先切断电源，并经确认无误后方可进行；使用上述修磨工具时，操作人员应站在工具侧面，并带防护目镜和口罩；
8.将施工区域确定为重点防火部位，检修区域内摆放1211灭火器2台；禁止将易燃易爆物品带人施工区域；
9.每天工作完毕，工作人员离开现场前，要检查现场无安全隐患后方可离开。
七、结束语
汽蚀是水力发电设备普遍存在的现象，如果没有引起足够的重视，当汽蚀发生在转轮叶片时，叶片会变形，影响机组出力，严重时可以导致设备永久性损坏，乃至发生发电设备安全生产事故，做好发电设备检测预防与及时修补是水电站的一项重要工作。事实证明，三岔水电站汽蚀实施转轮室修补部位经过五年运行的连续观测，未发现汽蚀现象，首先在方案的论证上是正确的，其次是修复工艺的论证与控制方案也是正确的。
论文作者:贲国雄
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
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