??? 2.2避開氣蝕嚴重區(qū)運行
??? 防止或減輕氣蝕的措施主要有:改善水輪機的設(shè)計,提高轉(zhuǎn)輪的加工工藝水平,采用抗蝕材料,采取補氣裝置,還有就是避免水輪機長期在低水頭、低負荷下運行。
??? 我從1995年開始參加電站運行管理工作后,觀察到一個現(xiàn)象:當機組出力接近195~205kW時,機組產(chǎn)生的振動和發(fā)出的噪聲就急劇增大;當機組出力高于或低于該出力時,機組產(chǎn)生的振動和噪聲便逐漸減少。對此,經(jīng)過與技術(shù)人員的討論分析,再結(jié)合本水輪機運轉(zhuǎn)特性曲線,可以認為這個出力范圍(195~205kW)即為電站水輪機的氣蝕嚴重區(qū),也就是實際運行時必須避開的工況。其實,在枯水期只要避開此工況,最低出力至175kW左右時仍可正常運行,在其后的檢修中也未發(fā)現(xiàn)明顯的氣蝕現(xiàn)象,只是在敏感部位有些發(fā)黑現(xiàn)象。
??? 2.3防止氣蝕的處理措施
??? 里石門水庫壩后電站從1992建成投產(chǎn)以來,一直存在著低負荷運行的情況,為此,電站工作人員采取了許多切實可行的防氣蝕措施。
??? 由于1997年前電站由私人承包管理,經(jīng)過長期的低負荷運行,在1997年大修時拆出轉(zhuǎn)輪后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪葉片背面已呈蜂窩點狀,可見氣蝕的嚴重性。電站工作人員首先采取對轉(zhuǎn)輪葉片的補焊措施,但由于電站的熱處理技術(shù)不過關(guān),靜平衡試驗條件有限,在重新裝回轉(zhuǎn)輪后發(fā)現(xiàn)并沒有提高出力和減輕氣蝕,于是電站工作人員決定采用不銹鋼轉(zhuǎn)輪。由于Cr使金屬具有一定的抗腐蝕性,提高了強度和韌性,加Ni、Mo在室溫時,材料是不穩(wěn)定的單相奧氏體,一旦受壓變形,就會析出馬氏體,使表面高度耐磨,加Ni還會提高金屬的韌性和強度,Mo對鐵素體有固溶強化作用,提高鋼的抗磨性和抗蝕性,同時除Mo外,合金元素都具有使材料晶粒細化的特性,加強了材料抗蝕性能。考慮到價格因素,電站決定委托杭州發(fā)電設(shè)備廠加工制作普通鋼上冠和下環(huán)、0Cr13Ni5Mo不銹鋼葉片的轉(zhuǎn)輪。使用至今,葉片仍未見明顯的氣蝕跡象。
??? 其次,為減輕氣蝕,電站采取了補氣措施。補氣能破壞真空,降低真空度,減輕氣蝕破壞,改善運行穩(wěn)定性。在水輪機低負荷運行區(qū)補氣會使機組效率有所提高,負荷在70%左右時,補氣對效率無明顯影響,在高負荷區(qū)補氣反而會使效率下降。
??? 根據(jù)壩后電站的實際情況,采用尾水短管在低負荷運行時補氣,具有減輕氣蝕和提高效率的雙重功效。
??? 最后,電站還對導水機構(gòu)進行技改。根據(jù)轉(zhuǎn)輪中心偏后的實際情況,拓寬轉(zhuǎn)輪內(nèi)徑錐度,使之前移5mm,同時修整導葉兩端面和底環(huán)端面,提高兩者的表面光潔度,有效地減輕了水輪機間隙氣蝕的發(fā)生,與此同時也提高了水的利用率,增加了機組的發(fā)電量。
??? 3結(jié)束語
??? 在采取切實的防蝕措施后,避開氣蝕嚴重區(qū),機組在低負荷工況下運行,水輪機即使在低于50%額定出力下,運行所遭受的氣蝕損傷也很輕微,水輪機的效率和使用壽命并未受到影響。由于受環(huán)境因素制約,小水電站機組低負荷運行的情況將長期存在,只要做好防止氣蝕措施,就能確保水輪機的正常運行。