夏特电站水轮机沙水流动计算及喷涂碳化钨导叶泥沙磨损研究
当水轮机在泥沙含量高的河流中运行时，不可避免地会受到泥沙磨损的侵害。轻则需对水轮机进行检修处理，重则带来难以预测的重大安全隐患和经济损失。据不完全统计，泥沙磨损带来的危害已经影响到我国超过50%的水电站中。泥沙磨损问题在新疆内陆河流域的水力机组上表现的尤为突出。 本研究中的夏特水电站所在的新疆克孜勒苏河流域大多地处沙漠戈壁地带，地表缺乏植被保护，河流泥沙含量高，中游河段尤其严重。该电站流域泥沙具有浓度高、硬度大、石英质含量高等诸多对电站抗泥沙磨损极为不利的特点。因此，本研究以磨损严重的活动导叶作为研究对象，开展磨损试验来探究夏特电站的磨损情况，以提高电站运行效率及稳定性。本研究主要工作和成果如下： 1.对夏特电站水轮机内部沙水流动进行了全流道三维数值计算。 2.根据夏特电站数值模拟结果，提取水轮机导叶部件的流动状态，以流动相似作为基本原则，设计并制作了试验工作段。 3.根据电站运行工况和泥沙含量，在实验室进行一致的沙水配比，以喷涂碳化钨和基材为ZG04Cr13Ni4Mo的两种不同材质的活动导叶为试验对象进行绕流磨损试验，通过白光干涉仪测量试件磨损深度以获得试件磨损情况，根据试验和计算结果率定磨损率计算式，预估了两种材质导叶的使用寿命，并对喷涂碳化钨带来的抗磨损影响进行了对比分析。 4.研究发现对活动导叶表面喷涂碳化钨可延长导叶寿命至两倍左右。因此，要提高水轮机活动导叶的抗磨性能，可以对夏特电站水轮机易磨损部件活动导叶表面采取碳化钨喷涂技术。同时，应该合理安排水轮机的运行工况，电站尽量在设计工况下且避沙峰运行。
水轮机;导叶部件;碳化钨涂层;泥沙磨损特性
西华大学
硕士
动力工程及工程热物理
刘小兵
2022
中文
TK730.3
2022-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）