水力機械抗磨蝕技術在實際中的應用與發展

翁翔?黃登琪

摘要：我國水土資源非常豐富，水利水電工程的建設數量以及建設規模都在不斷的發展和優化，在水利水電工程運行的過程中，水利機械磨損的問題非常常見，存在這一問題的原因主要是水利機械的零部件磨損較為嚴重，工作效率低下，水輪機的使用性能得到較大的沖擊，磨損問題對水利機械的工作效率產生了較大的影響，本文探究了水利機械抗磨蝕技術在實際中的應用與發展。

關鍵詞：水利機械；抗磨損技術；工作效率

我國的水土資源在國家發展中是非常珍貴的資源，水力發電優化了當前的水力資源，但是在實際應用和施工的過程中，河流含沙的量很大，使得水力機械的流部件出現了嚴重的沖蝕問題，嚴重影響了水力發電的效率，不僅會影響水力發電機械設備的使用壽命，還會對周邊的環境產生較大的影響。

一、水力機械抗腐蝕技術的原理

水力機械的抗腐蝕原理與材料的抗沖蝕性能與機械設備的組織設備之間有密切的關系，鐵素體組織在水力機械的設備之中是抗沖蝕能力最低的，珠光體和高溫回火的低碳鋼之間的索氏體組織的抗沖蝕能力表現要不好，機械設備中的屈氏體、馬氏體與滲碳組織都具有較強的抗沖蝕能力，水利設備的抗沖蝕能力具有較強的硬度和抗沖蝕能力，金屬材料比較容易破壞，實際材料表面具有很強的反復塑性變形產生的加工硬化和相變強化的過程，因此，變性材料和強化效果具有很強的表現力。

水力機械設備的彈性模量和強度在金屬材料的彈性模量是組合金基體金屬院子特性和晶格常數，對金屬的顯微結構和合金化并不敏感，使用不同程度的熱處理進行合金材料的時候，金屬材料的彈性模量不會有較大的改變，與金屬材料的抗磨損性之間的強度指標相關聯，抗拉強度和屈服強度之間具有指材拉伸抵抗塑變形的情況，在最大應力和發生明顯塑性流動時才具有較強的應變能力。

對于彈性材料，材料的硬度并不表示他的抗磨損性能，對于水力機械設備的硬度和磨損性能，硬度與抗磨損性之間具有密切的關系。在水力機械設備中，退火材料具有較高的韌性，整體強度比較低，在機械設備運行的時候沙粒磨損對體積損失具有較強的沖擊，在較小的沖擊下產生最大的沖磨蝕損量，可見，機械材料的磨損量與硬度之間成反比，隨著硬度的提高，水力機械的材料耐磨性隨之提高，硬度也有較高的沖擊。對于水力機械中的脆性材料，硬度越高，可以大大減輕和阻止磨粒的微小切削作用，抗磨性能較高，在一定的磨損能量下，疲勞的磨損量也會有所增強，材料的韌性也會大大加強，磨損也會產生較大的沖擊，破碎的體積也會有較強的耐磨性能，韌性和抗磨性關系也就變得更加的復雜。

二、水力機械設備抗磨蝕技術優化措施

2.1水力機械設備在水利工程中做合理的布置和規劃

在水電站建設施工的過程中，水力機械設備在布置和使用的時候要結合當地水利工程的建設地形，合理布置流到進口高程、底孔，修建一個沉沙地、攔沙柵等等水土建筑物，讓機械設備運轉的時候攔截泥沙，減少和防治粗顆粒泥沙的過機，同時還可以合理的調節水調沙，蓄清排渾，減少水力機械的過度運轉以及減少水力機械與泥沙接觸的面積，在水力機械運轉的時候根據水利工程的整體規模設計一個大小合理的沙庫容量，形成合理的大壩前和大壩段的漏斗河床形態，使得水流的流速、含沙量橫向以及流線分布都能有效減少沙子流量的變化。

2.2水力機械設備要合理的調整機組的參數

根據水利工程的機組運行情況、水流速度以及安裝高程的各項監控數據進行機械設備的機組參數的設計，有效降低泥沙對于機械設備的磨蝕影響。當水力發電機組在最優運行的時候，要根據水流流態的變化，對水力發電機組運行的情況進行優化，產生空腔汽蝕，尾水管壓力脈動較大，容易引發機組震動，加快磨損的速度，按照國家對于水利工程的要求進行各類機械設備的運行限制，并且在各個水力機械的轉輪出口進行非震動區域的減少和區域運行時間的優化，降低自然補氣的影響，有效提高水力機械設備的磨蝕性能。

在進行機組參數設置和控制的過程中，含沙水水流電站要科學進行輪機的設計，根據軸流和貫流式機組控制轉輪的軸面流蘇，設置轉輪口圓周的速度。水輪機的裝機高程通常是根據電站的運行要求和水輪機空蝕性能進行的，根據清水條件下的模型空蝕系數計算就啥河流電站中水輪機的吸出高程的方法與實際情況，對系數模型進行修正和計算，正確改良出水力機械設備的運轉參數。

2.3對水力機械設備的流部件結構進行深度的優化和改良

水力機械設備的優化設計可以保證水流的流速均勻，避免脫流和漩渦現象的影響對水力機械產生較大的磨蝕作用。為了在水力機械設備運行的時候減少固體顆粒與過流表面的沖擊碰撞中，采用機械手段改變流到內的狀況，優化運行的工程情況，進而最大化的發揮水力機械設備的抗腐蝕能力，例如：可以在水力機械的葉輪進口處增設導輪，通過導輪對流體導向作用的優化來比避免固體顆粒在葉輪葉片上的聚集作用，進而能夠有效的減少水力機械產生的磨損作用。除此之外，還可以采用射流調節的方法對水力機械的葉輪后蓋板處進行射流與來流的混合，使得合成的速度與方向遠離后蓋板處偏移，從而減少后蓋板之間的磨損，同時，射流又會導致葉片表面產生較強的旋渦成分離的邊界層，形成一層完整的氣墊，可以實現防治葉片磨損的目的。

2.4優化推動水利機械抗磨蝕技術的研究和發展

在水力機械設備抗磨蝕技術研究的過程中，要重點關注水力機械表面的保護，降低水流的流速、砂石的磨損，通過水力機械設備的抗磨蝕技術的應用讓機械設備的表層保護變得更加強效，例如金屬焊條的使用，通過在表層放入金屬焊條，讓對接變得更加堅固，且操作方法很簡單，施工的成本也相應較低，能夠有效提升金屬材料的強度，提高沖淡率，在使用這項工藝的時候要注意提高金屬材料的可焊性能。

三、總結

隨著經濟的發展和資源的優化利用，水力機械抗磨蝕問題是當前水利工程優化中非常關鍵的一個環節，本文從水利工程中機械設備的抗磨蝕性能觸發，提出了幾點優化解決當前水力機械運行性能的措施，減少水力機械的的泥沙磨蝕和空蝕，優化提高水力機械設備的使用性能。

參考文獻：

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