第十一章水轮机运行与检修第十一章水轮机运行与检修第一节概述第二节水轮机的泥沙磨损与防止第三节水轮机的振动与防治第四节水轮机主要部件的检修第一节概述水轮机运行是水轮发电机组运行的一个重要方面，为使机组安全、可靠、稳定地生产电能，必需对参加电能生产的所有动力设备进行定期的检查和日常维护，对水轮机进行的操作、检查和维修是水轮机运行的基本任务。若水中含有足够数量的悬浮泥沙，坚硬的泥沙颗粒撞击过流表面，使其疲劳破坏，这个过程叫做水轮机泥沙磨损。实践证明汽蚀和泥沙磨损是造成水轮机工作异常的主要原因。第二节水轮机的泥沙磨损与防止一、泥沙运动的特征泥沙被水流挟持通过水轮机时，其运动必然要受到水轮机空间流道约束。从宏观现象观察，泥沙运动方向大体上与水流方向一致，但是泥沙本身作为刚体，还要受到本身惯性、接触碰撞，以及动量传递等多种因素的影响，从微观角度研究，泥沙运动则是复杂的瞬变运动。如图11-1所示，是单颗泥沙瞬间运动的轨迹。泥沙颗粒:一方面作跳跃式相对移动，另一方面又因自转。二、泥沙磨损的类型1.绕流磨损所谓绕流磨损是指在比较平顺的绕流过程中，细沙对过流表面冲刷、磨削和撞击所造成的磨损，其特点是整个表面磨损比较均匀。见图11-2第二节水轮机的泥沙磨损与防止2.脱流磨损脱流磨损是由非流线型脱流引起的。当过流表面出现过大的凹凸不平（如鼓包、砂眼等），叶片翼型误差较大或者偏离设计工况过大时，均会出现脱流磨损。第二节水轮机的泥沙磨损与防止三、磨损的微观过程1.表面状况泥沙磨损发生在过流表面层，弄清该层实际情况，对深入揭示磨损规律是很重要的。如图11-3所示，是接触处泥沙弹性碰撞局部放大示意图。第一层为固体结晶；第二、第三层为切削加工后所呈现的冷硬细结晶层和氧化膜；第四层为表面吸附膜。第二节水轮机的泥沙磨损与防止2.疲劳磨损在含沙的高速水流中，连续的撞击会产生一种高频冲击波，金属材料应力集中处会出现微小的疲劳裂纹。每当高冲量的沙粒撞击一次，裂纹就周期性地张开与闭合，并不断地向纵深扩展。金属材料表面上的这种交变应力，形成了金属的疲劳磨损。水轮机过流部件表面在远低于空气中的疲劳极限时，就发生了损坏和破坏现象，这种综合破坏的现象，通常称为应力磨蚀。第二节水轮机的泥沙磨损与防止水轮机过流部件遭到破坏的原因很多，除事故损坏之外，最主要的就是泥沙磨损、汽蚀破坏和化学腐蚀。泥沙磨损是一种物理破坏过程，并且是一种渐变的破坏过程。泥沙磨损对过流部件表面的破坏，其破坏区连成一片，就是在初期也成片状的连续磨痕和斑点。此外，它的破坏深度较化学腐蚀的破坏层要深；汽蚀破坏的特征是过流部件表面呈海面状，金属好似被一小块一小块地啄成深的小孔洞，第二节水轮机的泥沙磨损与防止形成蜂窝状，在破坏初期，这些小孔洞是不连续的，小洞旁边的金属可以是完好的；化学腐蚀的特征是过流部件表面的金属被一层层地剥落，破坏只在表面进行，破坏层很薄。影响水轮机泥沙磨损的主要因素：水流的含沙特性过流部件的材质水轮机的工作条件等第二节水轮机的泥沙磨损与防止第三节水轮机的振动与防止机组振动是水电站运行中常见异常现象，引起机组振动的因素大体上可分为水力因素、机械因素和电磁因素；其中水力因素主要由水轮机引起，且大多为自激振动现象。下面介绍常见的水力振动。一、振动频率1.水轮机水力不平衡或机组旋转部件动不平衡引起的振动；2.反击式水轮机转轮进口处水流脉动压力引起的振动；3.作用在反击式水轮机转轮叶片上的水力交变分量引起的压力脉动；4.由于导叶个数和转轮叶片数不匹配引起的压力脉动；5.由卡门涡列引起的振动；当水流经过非流线型障碍物时，在后面尾流中，将分离出一系列旋涡，称为卡门涡列。如图11-4所示，这种卡门涡列交替地在绕流体后两侧释放出来，在绕流体后部产生垂直于流线的交变激振力，引起绕流体周期的振动。第三节水轮机的振动与防止6.尾水管中涡带引起的振动消除这种振动的方法如下：1）迅速避开上述低负荷运行工况区；2）进行补气或补水。7.尾水管中空腔压力脉动8.高频振动9.压力钢管水体自然振荡10.水轮机止漏间隙不均...
