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小水电站低负荷运行及气蚀预防措施

作者:陈念军  
评论: 更新日期:2011年05月30日


    2.2避开气蚀严重区运行
    防止或减轻气蚀的措施主要有:改善水轮机的设计,提高转轮的加工工艺水平,采用抗蚀材料,采取补气装置,还有就是避免水轮机长期在低水头、低负荷下运行。
    我从1995年开始参加电站运行管理工作后,观察到一个现象:当机组出力接近195~205kW时,机组产生的振动和发出的噪声就急剧增大;当机组出力高于或低于该出力时,机组产生的振动和噪声便逐渐减少。对此,经过与技术人员的讨论分析,再结合本水轮机运转特性曲线,可以认为这个出力范围(195~205kW)即为电站水轮机的气蚀严重区,也就是实际运行时必须避开的工况。其实,在枯水期只要避开此工况,最低出力至175kW左右时仍可正常运行,在其后的检修中也未发现明显的气蚀现象,只是在敏感部位有些发黑现象。
    2.3防止气蚀的处理措施
    里石门水库坝后电站从1992建成投产以来,一直存在着低负荷运行的情况,为此,电站工作人员采取了许多切实可行的防气蚀措施。
    由于1997年前电站由私人承包管理,经过长期的低负荷运行,在1997年大修时拆出转轮后发现转轮叶片背面已呈蜂窝点状,可见气蚀的严重性。电站工作人员首先采取对转轮叶片的补焊措施,但由于电站的热处理技术不过关,静平衡试验条件有限,在重新装回转轮后发现并没有提高出力和减轻气蚀,于是电站工作人员决定采用不锈钢转轮。由于Cr使金属具有一定的抗腐蚀性,提高了强度和韧性,加Ni、Mo在室温时,材料是不稳定的单相奥氏体,一旦受压变形,就会析出马氏体,使表面高度耐磨,加Ni还会提高金属的韧性和强度,Mo对铁素体有固溶强化作用,提高钢的抗磨性和抗蚀性,同时除Mo外,合金元素都具有使材料晶粒细化的特性,加强了材料抗蚀性能。考虑到价格因素,电站决定委托杭州发电设备厂加工制作普通钢上冠和下环、0Cr13Ni5Mo不锈钢叶片的转轮。使用至今,叶片仍未见明显的气蚀迹象。
    其次,为减轻气蚀,电站采取了补气措施。补气能破坏真空,降低真空度,减轻气蚀破坏,改善运行稳定性。在水轮机低负荷运行区补气会使机组效率有所提高,负荷在70%左右时,补气对效率无明显影响,在高负荷区补气反而会使效率下降。
    根据坝后电站的实际情况,采用尾水短管在低负荷运行时补气,具有减轻气蚀和提高效率的双重功效。
    最后,电站还对导水机构进行技改。根据转轮中心偏后的实际情况,拓宽转轮内径锥度,使之前移5mm,同时修整导叶两端面和底环端面,提高两者的表面光洁度,有效地减轻了水轮机间隙气蚀的发生,与此同时也提高了水的利用率,增加了机组的发电量。

    3结束语
    在采取切实的防蚀措施后,避开气蚀严重区,机组在低负荷工况下运行,水轮机即使在低于50%额定出力下,运行所遭受的气蚀损伤也很轻微,水轮机的效率和使用寿命并未受到影响。由于受环境因素制约,小水电站机组低负荷运行的情况将长期存在,只要做好防止气蚀措施,就能确保水轮机的正常运行。

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