水电站水轮机研究管理论文

导语：水电站水轮机研究管理论文一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

万家寨水利枢纽位于黄河北干流托克托至龙口河段的峡谷内，左岸隶属山西省偏关县，右岸隶属内蒙古自治区准格尔旗。枢纽电站装有6台单机容量为180MW的混流式水轮发电机组，总装机容量为1080MW，年发电量为27．5亿kW?h，年利用小时数2456h。电站最大毛水头81．5m，最小毛水头51．3m，加权平均水头69．3m。

万家寨水电厂首台机组于1998年11月28日并网发电，最后一台机组于2000年12月8日并网发电。

一、水轮机转轮

万家寨水电厂＃1～＃4水轮机由天津阿尔斯通水电设备有限公司制造，＃5、＃6水轮机由上海希科水电设备有限公司制造。转轮性能如下：

1．能量指标

水轮机能量指标参数见表1。

2．气蚀性能

各运行工况的允许吸出高度见表2。

从表2中可看出，无论是＃1～＃4水轮机，还是＃5、＃6水轮机，均具有较大的气蚀安全裕度。

另外，无论是＃1～＃4水轮机，还是＃5、＃6水轮机，由于承担了调节电网潮流的任务，实际运行出力的范围为0～200MW，比标书规定“负荷在相应水头下最大保证出力的40％～100％范围内，水轮机均可稳定运行”的运行范围要广。虽然在30％额定出力左右时振动较大，但机组仍可运行，对调节电网潮流相当有利，是山西电网调节潮流的首选机组。

二、抗磨蚀措施

考虑到黄河泥沙水对转轮磨蚀的严重性，水轮机转轮材料均采用了不锈钢材料，＃1～＃4水轮机转轮材料是0Cr16Ni5Mo＃5、＃6水轮机转轮材料是GX5CrNi13－4V1。而且，在制造时采用了以下抗磨蚀措施。

1．采用了聚胺脂涂层，俗称软涂层

在＃2～＃3水轮机的转轮和＃1～＃4水轮机活动导叶表面采用法国奈尔皮克技术喷涂聚胺脂涂层；在＃6水轮机固定导叶和尾水管进口1m段采用了德国沃依特技术喷涂了聚胺脂涂层。但是，无论采用哪国技术，万家寨水轮机的软涂层在极短的运行时间内均严重脱落，是一次失败的尝试。

＃1机组运行1956h（1999年3月13日）后检查：活动导叶背面密封条以下的聚胺脂涂层脱落严重，正面未见脱落；运行5052h（1999年9月2日）后检查：活动导叶背面密封条以下的聚胺脂涂层脱落严重，正面未见脱落；运行14202h（2002年4月3日）后检查：活动导叶背面密封条以下的聚胺脂涂层脱落严重，正面未见脱落，但受撞击留下的坑凹较多。

＃3机组运行1242h（2000年3月25日）后检查：活动导叶背面密封条以下的聚胺脂涂层脱落严重，正面未见脱落；转轮进口边靠下冠背面聚胺脂涂层脱落严重。运行3807h（2000年11月5日）后检查：活动导叶背面密封条以下的聚胺脂涂层脱落严重，正面未见脱落；转轮叶片背面聚胺脂涂层脱落严重，正面聚胺脂涂层基本保留。

＃6机组运行74h（2000年7月29日）后检查：固定导叶正面和背面的聚胺脂涂层均脱落严重。运行1084h（2000年11月13日）后检查：固定导叶正面和背面的聚胺脂涂层均脱落严重，尾水管进口处的聚胺脂涂层的表层基本脱落，但聚胺脂涂层底层基本完好。

2．采用碳化钨涂层，俗称硬涂层

在＃5、＃6水轮机的转轮和活动导叶采用了德国沃依特技术喷涂了碳化钨涂层。＃6水轮机经过72h试运行后（2000年7月29日）检查，未见脱落，但锈斑较多。运行1084h（2000年11月13日）后检查：＃6水轮机转轮和活动导叶的碳化钨涂层上锈迹严重。＃5水轮机运行3106h（2001年11月14日）后检查：＃5水轮机转轮和活动导叶的碳化钨涂层上锈迹的面积和深度均扩大，较严重。锈迹是否使涂层开始受到破坏，不得而知。碳化钨涂层的实用性待今后运行情况来判定。

3．采用还氧金钢砂涂层

由于＃2～＃3水轮机转轮聚胺脂涂层严重脱落，＃4水轮机转轮采用了天津院科研所配制的国内较普遍的还氧金钢砂涂层，并在其中三个叶片上在还氧金钢砂涂层的表面又分别喷涂了一层不同的弹性体试验涂层。2000年10月2日，＃4水轮机在数小时运行（手动开停机试验）后检查，三个叶片上弹性体试验涂层全部脱落，而母体—还氧金钢砂涂层完好。2001年7月31日，＃4水轮机运行1949h后检查：还氧金钢砂涂层有局部脱落，大部分完好。

4．不采用抗磨蚀涂层

由于供货和工程进度的矛盾，＃1水轮机转轮表面未进行涂层，在工厂打磨至规定的表面粗糙度后出厂。＃1机组运行1956h（1999年3月13日）后检查：转轮线形完好如初，光亮如初；运行5052h（1999年9月2日）后检查：除表面有个别轻微气蚀点外，转轮线形完好如初，光亮如初；运行13666h（2001年12月5日）后检查：除表面有个别轻微气蚀点外，转轮线形完好如初，但叶片正面有大面积褐色斑迹，背面光亮如初；运行14204h（2002年4月3日）后检查：除表面有个别轻微气蚀点外，转轮线形完好如初，叶片正面和背面均光亮如初。分析原因，笔者认为：在万家寨的水质及水力条件下，良好的水力性能及精确的加工制造，转轮靠不锈钢本体抗磨蚀是很好的措施。

可以说，在万家寨的水质及水力条件下：采用国外技术的抗磨蚀软涂层（聚胺脂涂层）脱落严重，失败了；采用国外技术的抗磨蚀硬涂层（碳化钨涂层）锈迹斑斑，有扩大趋势，也失败了；采用国内技术的还氧金钢砂涂层效果较好，说明：在水轮机抗磨蚀方面，我国是领先的；目前来看，最好的抗磨蚀措施是：良好的水力性能和精心的加工制造，万家寨水轮机转轮靠不锈钢本体抗磨蚀是合适的。因至今为止，机组发电基本是清水发电，上述意见未得到泥沙和气蚀联合磨蚀运行工况的证明。

5．超高分子量改性聚乙烯抗磨板

顶盖和底环过流面抗磨板均采用了水科院新开发的超高分子量改性聚乙烯材料，其特点是：抗磨蚀好，便于更换，价格便宜，适应变形能力强，便于现场修磨。实际运行证明了该材料的优点。