摘要：水轮机是水利水电中常用到的一种机械设备，在水电站的生产经营中发挥着重要的作用。近年来随着我国能源结构的调整，水利水电工程项目也正如火如荼的开展，水轮机的运行状况对于水电站的生产经营有着直接的影响。尤其是水轮机的泥沙磨损问题一直是水电站十分关注且致力于解决的问题。本文围绕水轮机的泥沙磨损问题进行了相关探讨，分析了水轮机磨损的诱发因素，论述了水轮机泥沙磨损检测的基础，并对水轮机泥沙磨损保证值检测的内容进行了说明，供相关人士参考。
关键词：磨损保证值、水轮机、泥沙磨损
1引言
水轮机是水电站的一种常见设备，在使用过程中经常会面临河流泥沙造成的磨损问题。由于泥沙随水流运动过程而造成水轮机过流部分发生磨损，比如部件表面材料的缺失，设备自身性能的降低，过流条件的改变等等，最终使发电机组的运行效率降低，运行的稳定性下降。目前，我国的水力发电事业在我国能源结构调整中发挥出越来越重要的作用，成为我国地区供电的重要补充。根据相关行业的统计，在全国范围内的小型水电站中，大约存在三分之一的水电站的水轮机存在空蚀以及严重的泥沙磨损现象，导致了导水叶、进水阀等出现漏水问题，甚至严重的影响设备正常开、停机的程度。此外，水轮机磨蚀破坏严重造成叶片裂纹或断裂，极大的降低了设备的安全可靠性。因此，进一步提高发电机组的运行效率和运行稳定性是一项重要的工作内容。水轮机作为一种重要的发电设备，加快对泥沙磨损问题的分析和研究，延长设备的使用寿命，提高设备的运行状态是一项十分必要且十分重要的内容。
2水轮机磨损诱因分析
对于水轮机来说，发生磨损的因素是多方面的。一方面是由于河流水体中的泥沙在流动的过程中会对水轮机造成撞击冲击作用，长期就导致水轮机的加速磨损。另一方面是由于在河流水体中往往溶解了多种物质，部分物质会对水轮机的过流部分表面造成腐蚀，尤其是在泥沙对水轮机表面造成磨损的情况下，腐蚀现象更加严重。此外，由于河流泥沙在经过水轮机部件表面时，往往容易形成大量的气核，在气核的协助作用下，河流水体中所含有的部分具有腐蚀性的物质会加速对水轮机的腐蚀作用。总之，水轮机磨损的原因除了水轮机本身的耐磨防腐性能有所差异外，还与河流水质的酸碱度、成分、泥沙的浓度及含量、泥沙的粒径、硬度以及过流速度有关。
3水轮机泥沙磨损检测的基础
目前，水轮机泥沙磨损检测的标准主要以2012年国家标准化管理委员会印发的《反击式水轮机泥沙磨损技术导则》为参考依据。在这一技术导则中，不仅对水轮机常用的基本材料和表面防护材料作了相关的耐磨性要求，而且也提出了水轮机泥沙磨损的保证值相关技术方法，成为行业内对于水轮机泥沙磨损研究测量的重要依据。对于水轮机泥沙磨损检测来说，只有通过国家认证认可监督管理委员会计量认证资质审核的专业质量检验检测机构才可能进行相关项目的检验测试，所提供的检验报告在行业内才是有效的。在质量检验检测机构中，通常对水轮机泥沙磨损检测所采用的检测手段是利用高精度的水利机械磨蚀检测系统，这一检测系统不仅可以对水轮机泥沙的磨损进行预估，同时还能对水轮机的各种材料性能进行对比和评价，对于水轮机过流部分及部件进行耐磨性检测，是目前行业内检测综合性最好，精度最高的一套检测系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在《反击式水轮机泥沙磨损技术导则》的指导下，采用这一检测系统可以对水轮机运行过程中的不同环境进行模拟，比如可以设置不同的水流速度，多种流态，不同的冲角，设备运行的时间等等，从而实现对水轮机泥沙磨损程度的不同检测，进而对水轮机泥沙磨损保证值进行科学有效的评估。
4水轮机泥沙磨损保证值检测
（一）水轮机泥沙磨损保证值检测方法
通常是以水轮机磨损量测定来表达水轮机泥沙磨损的保证值。可采用的检测方法有三种，分别是深度法、失重法以及面积法。其中失重法的原理是根据水轮机磨损前后的重量损失来间接表现水轮机的磨损量，是一种基本有效的定量检测方法。如果磨损的情况较为均匀，则可根据水轮机的失重、磨损面积以及测量时间来得到平均泥沙磨损速率。深度法和面积法在水轮机泥沙磨损检测方面应用较少，主要涉及到较为复杂的测量和后续分析技术。但是在一些需要对设备局部材料磨损检测的环境下，通常利用这两种检测方法更加有效，且测量的精确度更高。
（二）水轮机泥沙磨损保证值检测系统
水轮机泥沙磨损保证值检测系统主要利用高精度的水利机械磨蚀检测系统，该检测系统在对水轮机的表面进场测量后，可以对设备材料磨损的面积和深度进行损失度的精确测量。同时该检测系统在测量形式上不仅能够实现对水轮机设备的二维表面参数的测量，如表面的粗糙度、波度以及设备表面的形变等等，还能够实现对水轮机设备三维角度上的形态样貌参数的测量，比如表面的孔隙率、磨损缺陷的密度、设备局部磨损面积、设备整体的磨损轮廓、磨损凹陷孔深、磨损点蚀情况、磨损表面图案特征、设备及材料的磨损体积、磨损面粗糙度、磨损台阶高度等等。该检测系统不仅检测参数覆盖度广，同时在测量的不确定度上也十分严格，不超过5%，测量精确度较高。
（三）水轮机泥沙磨损保证值检测
水轮机在应用过程中的实际情况往往是变化多端的，因此造成水轮机泥沙磨损的原因也是不确定的，涉及到众多复杂的因素。对于不同的水流环境下，水轮机受到磨损的情况往往有较大的差别，因此工作人员在进行水轮机泥沙磨损保证值检测时必须尽可能根据水电站的实际运行情况来合理选择检测条件和检测方法。尤其是一些新的水电站建设项目，应该对水流环境进行过流部件的母材和相关表面耐磨材料进行耐磨性检测，确保采用适应性更强，性能更加优异的过流材料。操作时应严格遵循相关的技术指导，确保检测结果的准确性和可靠性。
5结语
随着国家水电站项目的日益增多，对于水电设备的维护管理问题也日益突出。水轮机是水电站机组的重要组成设备，因此相关技术部门及工作人员应尽快加大对水轮机磨损性能的技术研发投入力度，争取早日建立起更加有效的水力机械泥沙磨损检测体系，提高过流设备耐磨损性能，延长设备使用寿命，保障水电站运行的安全性、稳定性和经济性。
参考文献:
[1]冲击式水轮机过流部件泥沙磨损的试验研究，刘娟，陆力，朱雷，《19次中国水电设备学术讨论会论文集》，大连：黑龙江科学技术出版社，2013
[2]多沙水域水轮机防水力破坏措施分析，梁兴，李志红，《大电机技术》，2012（3）
[3]魏家堡水电站提高水机抗磨蚀能力的措施，邓增录，《中国水能及电气化》，2010（3）
论文作者:黄学然1,李林峰2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：水轮机论文; 磨损论文; 泥沙论文; 水电站论文; 设备论文; 测量论文; 表面论文; 《电力设备》2018年第19期论文;