水力机械抗磨蚀技术在实际中的应用与发展

翁翔?黄登琪

摘要：我国水土资源非常丰富，水利水电工程的建设数量以及建设规模都在不断的发展和优化，在水利水电工程运行的过程中，水利机械磨损的问题非常常见，存在这一问题的原因主要是水利机械的零部件磨损较为严重，工作效率低下，水轮机的使用性能得到较大的冲击，磨损问题对水利机械的工作效率产生了较大的影响，本文探究了水利机械抗磨蚀技术在实际中的应用与发展。

关键词：水利机械；抗磨损技术；工作效率

我国的水土资源在国家发展中是非常珍贵的资源，水力发电优化了当前的水力资源，但是在实际应用和施工的过程中，河流含沙的量很大，使得水力机械的流部件出现了严重的冲蚀问题，严重影响了水力发电的效率，不仅会影响水力发电机械设备的使用寿命，还会对周边的环境产生较大的影响。

一、水力机械抗腐蚀技术的原理

水力机械的抗腐蚀原理与材料的抗冲蚀性能与机械设备的组织设备之间有密切的关系，铁素体组织在水力机械的设备之中是抗冲蚀能力最低的，珠光体和高温回火的低碳钢之间的索氏体组织的抗冲蚀能力表现要不好，机械设备中的屈氏体、马氏体与渗碳组织都具有较强的抗冲蚀能力，水利设备的抗冲蚀能力具有较强的硬度和抗冲蚀能力，金属材料比较容易破坏，实际材料表面具有很强的反复塑性变形产生的加工硬化和相变强化的过程，因此，变性材料和强化效果具有很强的表现力。

水力机械设备的弹性模量和强度在金属材料的弹性模量是组合金基体金属院子特性和晶格常数，对金属的显微结构和合金化并不敏感，使用不同程度的热处理进行合金材料的时候，金属材料的弹性模量不会有较大的改变，与金属材料的抗磨损性之间的强度指标相关联，抗拉强度和屈服强度之间具有指材拉伸抵抗塑变形的情况，在最大应力和发生明显塑性流动时才具有较强的应变能力。

对于弹性材料，材料的硬度并不表示他的抗磨损性能，对于水力机械设备的硬度和磨损性能，硬度与抗磨损性之间具有密切的关系。在水力机械设备中，退火材料具有较高的韧性，整体强度比较低，在机械设备运行的时候沙粒磨损对体积损失具有较强的冲击，在较小的冲击下产生最大的冲磨蚀损量，可见，机械材料的磨损量与硬度之间成反比，随着硬度的提高，水力機械的材料耐磨性随之提高，硬度也有较高的冲击。对于水力机械中的脆性材料，硬度越高，可以大大减轻和阻止磨粒的微小切削作用，抗磨性能较高，在一定的磨损能量下，疲劳的磨损量也会有所增强，材料的韧性也会大大加强，磨损也会产生较大的冲击，破碎的体积也会有较强的耐磨性能，韧性和抗磨性关系也就变得更加的复杂。

二、水力机械设备抗磨蚀技术优化措施

2.1水力机械设备在水利工程中做合理的布置和规划

在水电站建设施工的过程中，水力机械设备在布置和使用的时候要结合当地水利工程的建设地形，合理布置流到进口高程、底孔，修建一个沉沙地、拦沙栅等等水土建筑物，让机械设备运转的时候拦截泥沙，减少和防治粗颗粒泥沙的过机，同时还可以合理的调节水调沙，蓄清排浑，减少水力机械的过度运转以及减少水力机械与泥沙接触的面积，在水力机械运转的时候根据水利工程的整体规模设计一个大小合理的沙库容量，形成合理的大坝前和大坝段的漏斗河床形态，使得水流的流速、含沙量横向以及流线分布都能有效减少沙子流量的变化。

2.2水力机械设备要合理的调整机组的参数

根据水利工程的机组运行情况、水流速度以及安装高程的各项监控数据进行机械设备的机组参数的设计，有效降低泥沙对于机械设备的磨蚀影响。当水力发电机组在最优运行的时候，要根据水流流态的变化，对水力发电机组运行的情况进行优化，产生空腔汽蚀，尾水管压力脉动较大，容易引发机组震动，加快磨损的速度，按照国家对于水利工程的要求进行各类机械设备的运行限制，并且在各个水力机械的转轮出口进行非震动区域的减少和区域运行时间的优化，降低自然补气的影响，有效提高水力机械设备的磨蚀性能。

在进行机组参数设置和控制的过程中，含沙水水流电站要科学进行轮机的设计，根据轴流和贯流式机组控制转轮的轴面流苏，设置转轮口圆周的速度。水轮机的装机高程通常是根据电站的运行要求和水轮机空蚀性能进行的，根据清水条件下的模型空蚀系数计算就啥河流电站中水轮机的吸出高程的方法与实际情况，对系数模型进行修正和计算，正确改良出水力机械设备的运转参数。

2.3对水力机械设备的流部件结构进行深度的优化和改良

水力机械设备的优化设计可以保证水流的流速均匀，避免脱流和漩涡现象的影响对水力机械产生较大的磨蚀作用。为了在水力机械设备运行的时候减少固体颗粒与过流表面的冲击碰撞中，采用机械手段改变流到内的状况，优化运行的工程情况，进而最大化的发挥水力机械设备的抗腐蚀能力，例如：可以在水力机械的叶轮进口处增设导轮，通过导轮对流体导向作用的优化来比避免固体颗粒在叶轮叶片上的聚集作用，进而能够有效的减少水力机械产生的磨损作用。除此之外，还可以采用射流调节的方法对水力机械的叶轮后盖板处进行射流与来流的混合，使得合成的速度与方向远离后盖板处偏移，从而减少后盖板之间的磨损，同时，射流又会导致叶片表面产生较强的旋涡成分离的边界层，形成一层完整的气垫，可以实现防治叶片磨损的目的。

2.4优化推动水利机械抗磨蚀技术的研究和发展

在水力机械设备抗磨蚀技术研究的过程中，要重点关注水力机械表面的保护，降低水流的流速、砂石的磨损，通过水力机械设备的抗磨蚀技术的应用让机械设备的表层保护变得更加强效，例如金属焊条的使用，通过在表层放入金属焊条，让对接变得更加坚固，且操作方法很简单，施工的成本也相应较低，能够有效提升金属材料的强度，提高冲淡率，在使用这项工艺的时候要注意提高金属材料的可焊性能。

三、总结

随着经济的发展和资源的优化利用，水力机械抗磨蚀问题是当前水利工程优化中非常关键的一个环节，本文从水利工程中机械设备的抗磨蚀性能触发，提出了几点优化解决当前水力机械运行性能的措施，减少水力机械的的泥沙磨蚀和空蚀，优化提高水力机械设备的使用性能。

参考文献：

[1]刘建伟. 水力机械抗磨蚀技术在宁夏扬水泵站中的应用[J]. 科学时代，2012（23）.

[2]李志红，梁兴. 水力机械抗磨蚀涂层关键技术的研究[J]. 中国农村水利水电，2012（4）：113-114.endprint