曹寶保

（淳化縣茨坪水電站，陜西 咸陽(yáng) 711200）

淳化縣茨坪水電站是涇河梯級(jí)開(kāi)發(fā)的徑流引水式電站之一，裝機(jī)7500kW（3×2500）。涇河年均徑流量19億m3，多年平均輸沙量約26900萬(wàn)t，實(shí)測(cè)最大含沙量為1430kg/m3。電站于1997年11月投入運(yùn)行，兩年間僅運(yùn)行了5000小時(shí)左右，就由于磨蝕破壞導(dǎo)致機(jī)組出力嚴(yán)重不足，于1999年11月開(kāi)始第一輪大修。由于涇河含沙量大，且主要集中在汛期，導(dǎo)致電站過(guò)流部件破壞迅速且十分嚴(yán)重，給運(yùn)行帶來(lái)極大困難，繁重的檢修工作成為困擾電站的一大難題。12年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷地摸索實(shí)踐，茨坪水電站在運(yùn)行和檢修方面，積累了一定經(jīng)驗(yàn)，目前，機(jī)組檢修周期已經(jīng)達(dá)到四年，運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到12000小時(shí)。

總結(jié)經(jīng)驗(yàn)主要有以下幾個(gè)方面：

一、合理設(shè)計(jì)，為渾水發(fā)電創(chuàng)造條件

1.首部樞紐。茨坪水電站首部樞紐布置自右向左依次為拱形溢流重力壩、重力墩，墩下設(shè)過(guò)水孔，孔前以引渠與原河床銜接，孔后引渠右岸布置溢流側(cè)堰，左側(cè)為進(jìn)水閘，其后為沖沙閘，以向右彎曲的沖沙渠與河道連接。過(guò)水孔、沖沙閘軸線一致，與溢流壩弦線垂直。進(jìn)水閘與隧洞軸線一致，和沖沙道軸線呈61°夾角。進(jìn)水閘底板高出沖沙閘底板1.8m。因庫(kù)容極小，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，右岸及原河道已淤積嚴(yán)重，僅在和引水道相對(duì)應(yīng)的河道形成狹窄的通道。這種布置形式，在來(lái)流大于引用流量時(shí)，可邊引水，邊沖沙。來(lái)流較大時(shí)主流通過(guò)溢流壩下泄，來(lái)流在100m3/s以下時(shí)，主流從重力墩下過(guò)水孔通過(guò)。側(cè)向取水、設(shè)置攔沙坎可以避免推移質(zhì)或含沙率極高的底流進(jìn)入引水隧洞，當(dāng)來(lái)流遠(yuǎn)大于引用流量時(shí)，大部分水面漂浮物可通過(guò)溢流壩或溢流側(cè)堰下泄。

2.壓力前池。茨坪水電站壓力前池布置在洞室內(nèi)，前池?cái)U(kuò)散段平面轉(zhuǎn)彎，立面擴(kuò)散，以銜接隧洞與前池引水段。引水段末端布置折線形溢流堰，右側(cè)依次布置3臺(tái)機(jī)組的引水管。在溢流洞與3#引水管之間布置前池沖沙洞。機(jī)組引水管底板高出了前池引水段1.0m，可減少推移質(zhì)進(jìn)入機(jī)組。隧洞設(shè)計(jì)流量大于機(jī)組總引用流量，可實(shí)現(xiàn)一邊沖沙、一邊發(fā)電。

3.尾水渠。茨坪水電站尾水管與河道基本垂直，尾水渠向左轉(zhuǎn)彎后，以1：4反坡與原河道連接。尾水渠上游垂直河道設(shè)置砌石擋浪墻，右岸設(shè)置導(dǎo)墻。擋浪墻和導(dǎo)墻可避免500m3/s以下洪水對(duì)尾水的頂托，防止推移質(zhì)滾入尾水渠。

4.機(jī)組選型。多泥沙電站機(jī)組選型既要比較各機(jī)型的能量特性、汽蝕特性和造價(jià)等，其磨蝕破壞后的可修復(fù)性和易損件更新費(fèi)用也應(yīng)該受到足夠重視。適應(yīng)茨坪水電站的水輪機(jī)有ZD560和HL240兩種型號(hào)，設(shè)計(jì)單位從降低造價(jià)的角度最終確定采用ZD560-LH-180水輪機(jī)。雖然軸流定漿式水輪機(jī)汽蝕特性、效率都不如混流式，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)輪造價(jià)低，易修復(fù)，特別是機(jī)組流道尺寸大，導(dǎo)葉全開(kāi)時(shí)檢修人員可進(jìn)入水輪機(jī)檢查、檢修，這為電站現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)創(chuàng)造了條件。

5.安裝高程。有關(guān)研究和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)均表明，多泥沙電站磨損和汽蝕相互作用，會(huì)形成惡性循環(huán)。在汽蝕區(qū)造成的海綿狀剝蝕，組織疏松，在沙粒的撞擊和切削下快速磨損脫落；在非汽蝕區(qū)金屬表面受到硬質(zhì)沙粒撞擊和切削，出現(xiàn)凹凸不平，也會(huì)引發(fā)汽蝕。安裝高程決定著水輪機(jī)的汽蝕裕量。茨坪水電站上游同規(guī)模、同機(jī)型的幾座引水式電站，其水輪機(jī)磨蝕就比茨坪電站輕得多，究其原因，主要是這幾座電站的尾水位較高，即安裝高程相對(duì)較低，因而轉(zhuǎn)輪具有較小的吸出高度，轉(zhuǎn)輪等過(guò)流部件基本不發(fā)生或者僅有輕微的汽蝕，所以，盡管同處涇河，水流含沙率變化不大，但其水輪機(jī)磨蝕相對(duì)較輕。

多泥沙電站在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該深入調(diào)查，加強(qiáng)研究，采取措施應(yīng)對(duì)泥沙磨損問(wèn)題。茨坪水電站設(shè)計(jì)之初認(rèn)為涇河泥沙顆粒較細(xì)，不會(huì)對(duì)水輪機(jī)造成大的損壞，因而未對(duì)設(shè)備制造廠家提出特殊要求，水電站設(shè)計(jì)吸出高度僅為-0.1m，目前，由于尾水渠出口沖刷降低，單機(jī)運(yùn)行時(shí)吸出高度已達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，建在多泥沙河流上的電站，應(yīng)考慮適當(dāng)加大開(kāi)挖深度，降低安裝高程，從而加大汽蝕裕量，使各種工況下盡可能避免發(fā)生汽蝕，這對(duì)于減緩磨損將十分有效。

二、重視攔污，及時(shí)清淤

1.攔污柵的設(shè)置與運(yùn)用。汛期多泥沙水流中夾帶的雜草、塑料、樹(shù)根等纏裹在固定導(dǎo)葉、活動(dòng)導(dǎo)葉上，會(huì)阻礙水流，嚴(yán)重影響機(jī)組出力，破壞流量均勻分配，造成機(jī)組振動(dòng)。茨坪水電站運(yùn)行初期，僅在渠首進(jìn)水閘前設(shè)置了一道固定式攔污柵，而各機(jī)組快速閘門(mén)前因受洞室前池尺寸限制，取消了攔污柵。由于無(wú)法及時(shí)清理，渠首攔污柵被柴草完全堵塞而壓壞。后經(jīng)過(guò)研究，加大了攔污柵尺寸，安裝了電動(dòng)葫蘆，將原攔污柵改成活動(dòng)式攔污柵，并利用進(jìn)水閘檢修門(mén)槽加裝了第二道活動(dòng)式攔污柵，兩道攔污柵交替使用，互為備用，始終保持有一道攔污柵處于工作狀態(tài)，當(dāng)其堵塞較嚴(yán)重時(shí)，放下另一道攔污柵，然后將其提出水面人工清理。在非常情況下（如提升設(shè)備故障等），也采用過(guò)停機(jī)后提起沖沙閘反沖的方法，也可沖走附著在柵條上以及柵前的大部分漂浮物，以確保攔污柵的安全。經(jīng)過(guò)運(yùn)行實(shí)踐，兩道攔污柵有效地避免了柴草的大量涌入，特別是杜絕了樹(shù)根、樹(shù)木等大型漂浮物進(jìn)入引水道。另外，如柵條間隔設(shè)計(jì)尺寸過(guò)小，攔污柵一入水就會(huì)被迅速堵塞，來(lái)不及清理；如尺寸過(guò)大，則會(huì)使大型漂浮物進(jìn)入機(jī)組。因此，柵條間隔設(shè)計(jì)應(yīng)考慮“堵排結(jié)合、以排為主”，既要能夠攔堵大型漂浮物，又要考慮讓一部分柴草通過(guò)。

2.庫(kù)區(qū)防淤。汛期涇河含沙量極大，易導(dǎo)致庫(kù)區(qū)、前池等淤積，必須采取預(yù)防措施。為防止庫(kù)區(qū)及引水道嚴(yán)重淤積，在來(lái)流大于引用流量時(shí)，應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟渠首沖沙閘沖沙；當(dāng)洪水較大，機(jī)組停機(jī)時(shí)，要敞開(kāi)沖沙閘沖沙；當(dāng)來(lái)流接近或小于總引用流量時(shí)，也要定期提起渠首沖沙閘沖淤，防止閘前嚴(yán)重淤積；汛后清水挾沙能力強(qiáng)，庫(kù)區(qū)淤積的泥沙又會(huì)被沖帶入引水道，要充分利用檢修等停機(jī)機(jī)會(huì)，空庫(kù)沖淤，這對(duì)于枯水期降低泥沙磨損效果十分明顯。

3.前池防淤。前池在汛期運(yùn)行中，要根據(jù)來(lái)水大小，及時(shí)提落前池沖沙閘，可減少過(guò)機(jī)泥沙，防止推移質(zhì)大量堆積前池；在來(lái)流小于3臺(tái)機(jī)組的引用流量時(shí)，為防止前池沖沙閘前嚴(yán)重淤積，必須定期沖沙。茨坪水電站前池運(yùn)行一段時(shí)間后，水流中挾帶的卵石以及未襯砌拱頂崩落的石塊，會(huì)在前池左側(cè)墻和末端形成三角形堆積帶，無(wú)法沖走，每年汛前汛后分別人工清理一次，否則堆積物過(guò)多，會(huì)使推移質(zhì)進(jìn)入水輪機(jī)，較大的石塊會(huì)卡在導(dǎo)葉間，導(dǎo)致剪斷銷(xiāo)破斷；較小的石塊、卵石如果大量進(jìn)入水輪機(jī)，會(huì)撞擊葉片，使已經(jīng)被磨蝕的葉片頭部或出水邊迅速脫落，機(jī)組出力急速下降、振動(dòng)加劇。

三、控制工況，力求在高效率區(qū)運(yùn)行

1.減少開(kāi)停機(jī)次數(shù)。俄羅斯對(duì)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪可靠性研究表明，一次起停機(jī)過(guò)程相當(dāng)于水輪機(jī)在90%功率范圍內(nèi)運(yùn)行80小時(shí)。開(kāi)停機(jī)頻繁，將嚴(yán)重降低水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的使用壽命。對(duì)于有一定調(diào)節(jié)能力的電站，做到減少開(kāi)停機(jī)相對(duì)較容易，而無(wú)調(diào)節(jié)能力的徑流式電站，要減少開(kāi)停機(jī)次數(shù)只能從以下三個(gè)方面入手：一是及時(shí)檢查消缺，確保主設(shè)備及其附屬設(shè)備健康水平良好，盡量減少事故或故障停機(jī)；二是水機(jī)值班人員要及時(shí)和水工值班人員溝通，隨時(shí)掌握來(lái)水情況，及時(shí)調(diào)整開(kāi)度，在滿(mǎn)足水輪機(jī)最小負(fù)荷要求的前提下，盡可能延長(zhǎng)每次開(kāi)機(jī)后的運(yùn)行時(shí)間；三是可與上游水文站或上游電站建立聯(lián)系，及時(shí)了解水情，為運(yùn)行調(diào)度爭(zhēng)取時(shí)間、贏得主動(dòng)。

2.避免長(zhǎng)時(shí)間空載運(yùn)行。空載運(yùn)行是水輪機(jī)最不利的工況，空載時(shí)導(dǎo)葉開(kāi)度小，水流對(duì)葉片呈正沖角，汽蝕和磨損相對(duì)于額定工況要嚴(yán)重得多。一般小型電站不存在空載備用問(wèn)題，因此，加強(qiáng)調(diào)度，減少開(kāi)停機(jī)次數(shù)，提高操作水平，縮短開(kāi)停機(jī)和解并列的操作時(shí)間，就是減少空載時(shí)間的唯一途徑。

3.盡可能使水輪機(jī)在高效率區(qū)運(yùn)行。水輪機(jī)在水流無(wú)撞擊進(jìn)入轉(zhuǎn)輪和法向出口（或略具正環(huán)量）條件下，水力損失最小，效率最高，這種最優(yōu)工況僅在某一特定水頭、流量下才能形成。水輪機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，流量、水頭總是變化的，不可避免地要偏離最優(yōu)工況，導(dǎo)致流道中的流速場(chǎng)發(fā)生畸變，加劇磨蝕破壞。運(yùn)行管理的一項(xiàng)重要任務(wù)，就是盡可能保持水輪機(jī)在接近最優(yōu)工況的高效率區(qū)運(yùn)行，以最大限度地減輕磨蝕的危害，延長(zhǎng)檢修周期。

泥沙磨損約與相對(duì)流速3次方成正比，汽蝕與相對(duì)流速的5～7次方成正比。過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開(kāi)度或水頭增加，水流相對(duì)速度增大，發(fā)生汽蝕的幾率加大，磨損程度和速度必然大幅度增加。在汛期，當(dāng)來(lái)水小于電站總引用流量時(shí)，水庫(kù)（或前池）水位處于設(shè)計(jì)值，尾水位處于設(shè)計(jì)水位以下，由于水流含沙量大，容重比清水大，水輪機(jī)的實(shí)際水頭將大大超過(guò)設(shè)計(jì)水頭，必須注意調(diào)整開(kāi)度，避免超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

引水式電站汛期一般無(wú)法對(duì)天然來(lái)水進(jìn)行再分配。當(dāng)來(lái)水量小于電站總引用流量時(shí)，開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)及機(jī)組間的負(fù)荷分配要更多地從減輕磨蝕的角度考慮，盡可能使各運(yùn)行機(jī)組接近額定負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)適時(shí)開(kāi)停機(jī)、及時(shí)調(diào)整開(kāi)度、合理分配負(fù)荷來(lái)確保各臺(tái)水輪機(jī)的工作水頭在額定值附近，避免某臺(tái)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間小開(kāi)度、低負(fù)荷運(yùn)行。

對(duì)于經(jīng)過(guò)汛期運(yùn)行已發(fā)生磨蝕破壞的水輪機(jī)來(lái)說(shuō)，枯水期偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)轉(zhuǎn)其危害是顯而易見(jiàn)的，這時(shí)應(yīng)該對(duì)水頭的調(diào)節(jié)給予足夠的重視，避免水輪機(jī)在高水頭低負(fù)荷或低水頭大流量的工況運(yùn)行。在來(lái)流小于單機(jī)設(shè)計(jì)流量時(shí)，可利用壩前河道的槽蓄能力短時(shí)間調(diào)蓄，待蓄滿(mǎn)后開(kāi)機(jī)，水輪機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度在滿(mǎn)足最小負(fù)荷的前提下，盡可能地接近滿(mǎn)載開(kāi)度，但要注意和來(lái)水量相適應(yīng)，不必片面追求滿(mǎn)載，以避免庫(kù)水位快速下降而被迫停機(jī)。隨著庫(kù)水位的下降，可考慮適時(shí)調(diào)整渠首進(jìn)水閘門(mén)的開(kāi)啟高度，以維持前池水位、滿(mǎn)足引用流量。

4.必要時(shí)避開(kāi)沙峰運(yùn)行。涇河各年輸沙量差別很大，年內(nèi)又集中于幾次洪水，汛期（7～9月）輸沙量占全年輸沙量的91.3%。在含沙量特別大、磨損特別嚴(yán)重的情況下，汛期停機(jī)排沙，棄水保機(jī)，是一種不得已而為之的選擇。涇河汛期含沙率一直較高，機(jī)組磨蝕破壞嚴(yán)重，但完全放棄汛期運(yùn)行會(huì)造成經(jīng)濟(jì)效益的巨大損失。目前，對(duì)含沙水流的磨損機(jī)理、規(guī)律的研究尚未取得一致認(rèn)可的結(jié)論，一般認(rèn)為，水流的含沙率越高，磨損量越大；也有的研究者認(rèn)為，水流的含沙量高到某一數(shù)值，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，反而會(huì)起到抑制和削弱磨蝕的作用。由于缺乏有效的理論指導(dǎo)，加之現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量手段的限制，到目前為止，茨坪水電站還沒(méi)有一個(gè)確切的含沙率限值來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。通常的做法是，在保證機(jī)組安全的前提下，最大限度地利用汛期來(lái)水，與上游水文站簽訂了報(bào)汛協(xié)議，及時(shí)掌握水情、沙情，在來(lái)水含沙率特別大時(shí)，短時(shí)主動(dòng)停機(jī)避沙，待沙峰通過(guò)后迅速恢復(fù)生產(chǎn)。

四、多管齊下 防修并重

1.過(guò)流部件更新時(shí)注重汲取運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。茨坪水電站過(guò)流部件，特別是轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室磨蝕破壞十分嚴(yán)重，轉(zhuǎn)輪運(yùn)行約12000小時(shí)就必須更新。在轉(zhuǎn)輪更新時(shí)，該站注重借鑒有關(guān)文獻(xiàn)介紹的做法，汲取運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，逐漸摸索出了一系列行之有效的做法，采用了適當(dāng)加大葉片包角、縮小輪轂直徑、葉片背面設(shè)置裙邊、葉片安放角由+10°變?yōu)?5°、適當(dāng)加厚葉片外緣等措施，其中在葉片背面設(shè)置裙邊對(duì)減輕葉片外緣和轉(zhuǎn)輪室的磨蝕破壞的作用十分明顯。在轉(zhuǎn)輪室更新方面，經(jīng)過(guò)探索，改組焊件為鑄鋼件，面板由19mm加厚到40mm，在一個(gè)檢修周期內(nèi)磨蝕破壞不再穿孔。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，普遍磨損會(huì)引起轉(zhuǎn)輪室內(nèi)徑加大，而轉(zhuǎn)輪外徑受頂蓋止口尺寸限制無(wú)法增加，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪間隙過(guò)大，為了解決這一問(wèn)題，該站把轉(zhuǎn)輪室內(nèi)徑減小了10mm。鑄鋼轉(zhuǎn)輪室整體性好，剛度大，內(nèi)應(yīng)力小，在磨蝕破壞后可堆焊修復(fù)，變形量小。

2.綜合各個(gè)因素?fù)駜?yōu)選用材料。過(guò)流部件的材料選擇要綜合考慮抗磨蝕性能、可修復(fù)性能、造價(jià)和修復(fù)費(fèi)用等多方面因素。茨坪電站水輪機(jī)葉片材質(zhì)先后選用過(guò)（1）ZG30；（2）ZG20SiMn（3）1Cr18Ni9Ti；（4）OCr13Ni5Mo幾種材料。由于備件生產(chǎn)廠家工裝水平的限制，采用立體樣板、人工打磨方式加工，葉型、光滑度不能保證，鑄件成分、質(zhì)量極不穩(wěn)定，加上各年的水流條件差異很大，因此，各轉(zhuǎn)輪使用期內(nèi)的磨蝕程度不一。相比較而言，不銹鋼材料抗汽蝕能力較強(qiáng)，葉片經(jīng)汛期運(yùn)行后，除葉片外緣和鑄造缺陷處出現(xiàn)魚(yú)鱗坑外，其余部位基本光滑，僅見(jiàn)細(xì)微的波紋，但材料（3）抗磨損能力不如（1）、（2），葉片普遍磨損嚴(yán)重，厚度明顯變薄，這一點(diǎn)在轉(zhuǎn)輪室上也得到驗(yàn)證；材料（1）、（2）抗磨損能力雖優(yōu)于（3），但不如（4），抗汽蝕能力差，葉片背面有明顯的汽蝕區(qū)，但整體變薄的趨勢(shì)明顯比（3）??；材料（4）雖具有較好的耐磨蝕性能，但由于根部出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重危及安全運(yùn)行，僅在一個(gè)轉(zhuǎn)輪上使用過(guò)。鑒于不銹鋼葉片性?xún)r(jià)比不如碳鋼，因此該站近兩年加工的轉(zhuǎn)輪材料均采用ZG20SiMn，其抗磨蝕性能與ZG30相當(dāng)。目前使用的轉(zhuǎn)輪室均為鑄鋼件。

3.合理確定擴(kuò)修間隔，及時(shí)維修消缺。多泥沙電站有必要根據(jù)各站實(shí)際和技術(shù)水平，確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的機(jī)組擴(kuò)修間隔。擴(kuò)修間隔短，則停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)而有可能造成發(fā)電量的減少，且人員勞動(dòng)強(qiáng)度大；擴(kuò)修間隔過(guò)長(zhǎng)，則必然使抗磨蝕措施的費(fèi)用大幅度增加而得不償失。實(shí)現(xiàn)擴(kuò)修間隔目標(biāo)，首先要制定合理的機(jī)組運(yùn)行計(jì)劃，明確主運(yùn)行、主備用、次備用機(jī)組；其次要堅(jiān)持“該修必修、修必修好”的原則，嚴(yán)格控制檢修質(zhì)量；再次，要定期檢查，掌握機(jī)組健康狀況，根據(jù)情況適當(dāng)增加中修和大修，對(duì)磨蝕破壞部位早發(fā)現(xiàn)，早處理，以延緩破壞速度，減少累積破壞量，這一點(diǎn)對(duì)固定部件如座環(huán)、轉(zhuǎn)輪室尤為重要。

4.經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)用抗磨蝕措施。目前，有許多在大中型機(jī)組上應(yīng)用效果好的材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的抗磨蝕措施，但或者費(fèi)用昂貴，或者工藝技術(shù)復(fù)雜，或者無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修，因而沒(méi)有在小型電站普遍運(yùn)用。

茨坪水電站在抗磨蝕措施應(yīng)用方面做了一些探索，有以下三種：

一是“換”。轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪密封等部件，在無(wú)法修復(fù)時(shí)，一般需要重新加工制作。在更新時(shí)，對(duì)材料、結(jié)構(gòu)做部分改進(jìn)。目前存在的主要問(wèn)題是，葉片采用立體樣板人工打磨加工，葉型誤差大，表面粗糙。運(yùn)行一個(gè)汛期，葉片進(jìn)出水邊、外緣正背面徑向70～100mm磨蝕破壞嚴(yán)重，如不及時(shí)修復(fù)，葉片會(huì)加速破壞，且因間隙加大又不均勻，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪室面板迅速磨蝕破壞。

二是“修”。磨蝕深度小于1mm的輕微磨蝕區(qū)，直接修磨光滑。因鑄造缺陷出現(xiàn)的孤立的魚(yú)鱗坑、未穿孔的強(qiáng)磨蝕區(qū)，在采取防變形措施后，先用與本體材料成分相近的焊條填平魚(yú)鱗坑，然后整體用A102焊條堆焊，再打磨光滑。底環(huán)、頂蓋、轉(zhuǎn)輪室等多采用這種方法修復(fù)。對(duì)葉片外緣磨蝕極為嚴(yán)重的部位，已無(wú)法堆焊修復(fù)，一般是先按磨蝕區(qū)形狀制作樣板，按樣板劃線割除殘留部分、制作補(bǔ)丁，然后焊接修磨成型。這種辦法，能基本保證型線，葉片與轉(zhuǎn)輪室間隙可減小到3mm左右。茨坪水電站在2008年和2009年都曾在8月底出現(xiàn)主運(yùn)行機(jī)組出力嚴(yán)重下降，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)葉片外緣成片穿孔、進(jìn)出水邊掉角，采取的搶修手段是制作和磨蝕破壞區(qū)面積相當(dāng)、形狀一致，厚度為16mm的Q235鋼板，直接貼焊在葉片正面。

三是“護(hù)”。對(duì)易受磨蝕破壞的部件或部位，采用抗磨蝕材料防護(hù)，變維修為預(yù)防，可以有效減輕磨蝕危害，提高運(yùn)行效率，延長(zhǎng)擴(kuò)修周期。茨坪水電站在實(shí)踐中采用過(guò)的措施主要有：（1）金屬堆（鋪）焊。支持蓋鋪焊8mm厚的Q235鋼板，在一到兩個(gè)擴(kuò)修周期內(nèi)本體基本不被磨損。在轉(zhuǎn)輪室修復(fù)中試用過(guò)GB1焊條，其堆焊層具有優(yōu)異的抗磨蝕性能，在2009年汛后機(jī)組檢修時(shí)在葉片外緣強(qiáng)磨蝕區(qū)堆焊。（2）金屬粉末噴焊。茨坪電站水輪機(jī)出廠前由廠家對(duì)座環(huán)、頂蓋、底環(huán)、轉(zhuǎn)輪等部件噴焊了Ni合金粉末，座環(huán)、頂蓋保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4～5年，其余部件效果不大；2008年1#水輪機(jī)葉片外緣噴焊Ni合金粉末，未見(jiàn)明顯效果。（3）非金屬材料涂層。曾在在支持蓋上使用過(guò)WD9006復(fù)合涂層，在轉(zhuǎn)輪和支持蓋上刷涂過(guò)納米塑料合金，均未取得明顯效果。目前取得明顯防護(hù)效果的是在導(dǎo)葉上涂覆的環(huán)氧砂漿，只要工藝得當(dāng)、配方合適，可保證導(dǎo)葉本體在1～2年基本不被磨蝕，在支持蓋上涂覆環(huán)氧砂漿可防護(hù)1000小時(shí)左右，堅(jiān)持每年涂覆，也能取得一定效果。曾在轉(zhuǎn)輪室及葉片正面涂覆環(huán)氧砂漿，很短時(shí)間內(nèi)大部分脫落，使過(guò)流面凹凸不平，加劇了磨蝕。

五、結(jié) 語(yǔ)

多泥沙電站運(yùn)行面臨著泥沙磨損和汽蝕的雙重困擾。減緩磨蝕危害，實(shí)現(xiàn)安全高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是擺在水電人面前的十分緊迫的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。茨坪水電站存在十分突出的磨蝕危害，作為運(yùn)行管理單位，今后將更加注重收集積累各種技術(shù)資料，如磨蝕破壞的部位、面積、破壞強(qiáng)度，修復(fù)使用的材料、工藝及效果等，通過(guò)長(zhǎng)期資料的積累，不斷總結(jié)分析，以求摸索出符合實(shí)際、經(jīng)濟(jì)合理、更加有效的運(yùn)行方式、檢修手段、磨蝕修復(fù)工藝和防護(hù)材料等。

【1】許國(guó)光.中小型水輪機(jī)空蝕磨損破壞狀況與對(duì)策,《水機(jī)磨蝕與實(shí)踐50年》.中國(guó)水利水電出版社.2005.

【2】郭中興,張祿勛,王志高.我國(guó)水力機(jī)械抗泥沙磨損的實(shí)驗(yàn)研究,《水機(jī)磨蝕與實(shí)踐50年》.中國(guó)水利水電出版社.2005.