三门峡水电站汛期浑水发电试验

三门峡水电站汛期浑水发电试验简介：黄河是世界上含沙量最大的河流。1980年以前，三门峡水电站采用全年发电运用方式，水轮机过流部件磨蚀十分严重。1989年后，三门峡水利枢纽管理局进行汛期发电试验，有效地提高了过流部件的抗磨蚀性能。近年来，与国外公司合作，采用了先进防护技术进行试验，取得了较好的效果。关键字：汛期发电试验成果三门峡水电站1问题的提出1.1三门峡水电站经历的三个阶段三门峡水电站自1973年以来，经历了三个阶段：1980年以前的全年运行阶段；1980～1989年的非汛期运行阶段；1989年至今的非汛期发电和汛期浑水发电试验阶段。1.21980年以前机组全年运行期间的磨蚀破坏情况1973～1980年，三门峡枢纽工程处于改建中，枢纽泄流建筑物尚不能正常运用，汛期浑水发电的水位、时段、水沙规律尚不清楚。汛期浑水发电期间，库内数亿吨泥沙通过机组下泄，水轮机过流部件长期受高含沙水流的磨蚀，叶片和转轮室遭到极其严重破坏。1.2.1水轮机过流部件磨蚀情况机组投入发电运用仅两年,发现水轮机过流部件破坏加剧。至1978年,先期投运的4号机和3号机破坏严重，叶片背面磨蚀面积达40%,磨蚀深度达30mm，转轮室中环中心线以下磨蚀坑槽深达15mm，叶片与转轮室间隙由安装时的7～8mm增至50～120mm，水轮机叶片、转轮室近乎报废，水电站设备完好率下降至57%。1979年4号机大修历时222天，耗用焊条9.3t，由此可见机组过流部件失重的严重程度。其他几个机组的磨蚀情况与4号机组基本相同。1.2.2泥沙对机组其他部位的影响（1）主轴密封严重磨损，止水失效，漏水量增大，水淹导轴承的现象时有发生。（2）叶片枢轴根部磨蚀后，枢轴密封失效，机组漏油严重，日最大漏油量高达2.5t，致使油压操作系统运行困难，甚至被迫改为定桨运行。（3）枢轴止水失效后，浑水进入油系统，造成操作元件锈蚀或卡阻，操作失灵，机组不能自动运行。1.3汛期浑水发电试验的条件及组织1989年三门峡水利枢纽经过改建，泄流底孔等建筑物已正常运用，三门峡水库调度运用也积累了丰富经验，为汛期浑水发电试验创造了条件。三门峡水利枢纽管理局从1989年开始，与国内十几家科研院所合作，进行汛期浑水发电试验，研究解决汛期浑水发电这一国内外尚未解决的难题。21989～1994年汛期浑水发电主要试验内容为解决汛期浑水发电期间水轮机过流部件的磨蚀破坏等问题,1989～1994年,三门峡水利枢纽管理局进行了为期6年的汛期发电试验，累计汛期发电8335h，平均毛水头25.38m，平均过机含沙量17.40公斤/立方米，日最大过机含沙量64.93公斤/立方米。主要进行了以下三个方面的研究和试验。2.1水库调度运用方式对过机水流出库含沙量、水库淤积进行实时监测，同时对观测资料进行分析，建立入库流量、水库水位、不同泄流底孔组合与库区淤积、过机含沙量的关系，提出减轻库容淤积和减少过机含沙量的措施，并实施合理调度。障哲童2.借2漂水轮机过流疤部件的磨蚀观可测阀水轮机过茫流部件的磨蚀锻破坏，是制约跑三门峡水电站介汛期浑水发电丘的关键。通过灭试验发现，机芒组磨蚀破坏程另度随运行时间漏和过机含沙量搭的不同而有所译变化，但磨蚀效部位却完全相诚同。主要发生捆在以下几个部放位：叶片头部监外缘角；叶片贫背面头部外三清角区；叶片背乳面头部至尾部郊外匹缘障30禁0肢～骡400m牲m泳宽的区域和外讽端面；转轮室哑中心线上、下唐350mm粉区域，特别是绪中心线以下部立位。誓字镜2.寸3求水轮机过流越部件抗磨蚀防喷护材料试验香纷股198顶9购～痕199巴4闯年爱,羊三门峡水利枢窄纽管理局与多远家单位合躬作命,胆对倾4哭0胆多种抗磨蚀材荣料进行试验、漂分析，选择具逗有较好抗磨蚀源性能和较好施炒工工艺枝的打SPHG股1雀合金锡〖砖CM(1*厘3卸〗粉末亏、始GB习1险焊条、金属陶敬瓷、电镀材料职四种材料在水锁轮机强破坏部假位进行试验，纪检验各种材料距在不同区域的孕抗磨蚀性能和丸工艺性能并进杨行改进。恐扩逗3忌果198陈9范～日199茧4便年汛期浑水发落电试验成果扯宿插3.逆1皮水库调度成湖果饶充分利用些汛期的大洪水兄，叼对中7旦、网8环月份的来沙高肝峰期进行集中显排沙，工在赴8毯月份下旬至汛泄末入库水沙较仔平稳时进行汛增期发电，期间混如遇大洪水，夫发电服从防洪额、排沙运用。番通过合理调度应，平均每年可滋增加发电时妖间卧1500抛h底，较好地处理肌了防洪、排沙龟减淤和汛期发节电三者之间的红关系。拥机组进入暴汛期发电前，秃开启底孔集中页排沙，形成坝岩前漏斗；机组仔运行过程中，丝根据水库水沙弹情况，适时开竭启底孔泄流分断沙。通过这些惕措施，使过机抬含沙量比出库偷含沙量降蛇低粒20胳%径左右，保持在素30茎活公斤扎/顺立方米以下；猪使过机泥沙中尼粒径大于言0.05mm采的粗沙占过机顶泥沙总重长的拢10丝%则以下，有效地激减轻了水轮机沉过流部件的磨浪蚀破坏。勾脑拿3.睛2繁水轮机过流洞部件抗磨蚀试舰验成果临淡倡3.2.怀1搅混SPHG解1似合金粉末喷焊降防护抗磨蚀成央果育倘愈SPHG晒1劈合金粉末为热牛熔型镍基粉末元，喷焊后表面法平整光滑，硬搬度协达世HRC6赵0要以上。通过在弹转轮室和叶片埋头部、背面外掘缘进行防护试度验，总结出不矿同部位直接喷喂焊和二次喷焊参施工工廉艺垄,俭解决了防护部皆位预热、温控任、控制变形及躁防止喷焊表面蓝龟裂等难题，伙明显减轻了过良流部件的磨蚀徐破坏职。蠢199谎2检年垄在干1郑号机叶片上进名行试验，通欺过搬199师3王、克199嗽4络年两年米共波11000杠稼h漆（其中汛期3198h)锁运行考验，叶秤片背面及头部标喷焊的防护层野基本完好。学侦践3.2.畜2妄锹GB栋1醋焊条铺焊防护揉试验成果剩宅色GB谱1浓焊条采用传统擦的不锈钢焊丝纸制作工艺，在亩易于制造的药薪皮中加入提高唱材料抗磨性能赞的微量元素，衫其金相组织为父奥氏体加硼化采物共晶，硬度期达爪HRC3柜5诞，具有优良的奔抗磨蚀性能虾。刑199撞1锤、恭199绝2不年分别艇在迈2躲号机喜、怠1疑号机转轮室和驴叶片上试验，束成功地解决了唇预热温度、焊参接裂纹等问题梨，探索出完整悟的施工工艺。终目前已在转轮火室、叶片的检银修防护中推广芝应用，使水轮愁机的抗磨蚀能隶力大为提高，丛延长了机组检云修周期。悄敢治3.2.知3首离金属陶瓷堆焊恼试验获金属陶瓷死具有金属材料菊的可熔性和陶炕瓷的高硬度耐倦磨性，材料以怎碳化钨为主要慌成分，具有较羡好的抗磨蚀性乘能。通过几年蛙的试验探索，缎采暴用粮A13字2形不锈钢焊条和润结谈50拆7亡焊条熔焊金属唯陶瓷，逐步改求善施工工艺，乞较好地解决了漫熔焊表面龟裂宫问题，但熔焊将表面粗糙不平砖，且较难打磨股等问题尚有待娃研究。粪矛沉3.2.锹4勾焦电镀材料防护割试验庙使用电镀姓抗磨蚀材料的蜓表层十分光滑缘，表面硬度辽达遍HRC6煌6敏，抗磨蚀性能粪较好吓。称199疯2损年汛期，首次淘在到1哭号机强气蚀区染进行试验，经食汛期运行倡（差1248岛h占），防护部位邻几乎没有破坏止，表现出较好杀的抗气蚀性能咸，但施工工艺踏尚需进一步试悔验。浇征恢3.2.舍5盲箱环氧金刚砂涂痰层防护近环氧金刚菠砂涂层是三门抄峡水电站多年富来应用于以磨裹损为主要特征丢的过流表面较业理想的防护材黑料。缎从割7旦0锅年代开始叶片储正、背面就采声用环氧金刚砂躁涂层防护，场经坑30000统命h捷运行，叶片正窗面保留面积李达担95轮%发，而叶片背面绳强气蚀区全部加脱落。这充分沟说明环氧金刚光砂涂层具有较驳好的抗磨损性活能，但抗气蚀里性能较差，不丛能用于强气蚀杠区济。乒198煌9亏年后，环氧金遵刚砂涂层配方统、工艺不断改寄进，并推广应枣用于导叶、支搭持盖、泄水锥描等表面的防护科，取得较好应慢用效果。医禾姐3.烛3张延长机组检阳修周期饮经焰过稻6扶年的研究和试卧验，在水轮机砖叶片头部、叶梅片背面头部至血尾部外缘和外没端面、转轮室性中心线上下纸350mm件区域等部位进援行防护，减轻棒了水轮机磨蚀沫破坏，使其达充到术3皇年以上检修周浊期要求，岩与虫198猾9搜年前汛期不能近发电相比是一吹个重大突破。痒彼畜4慰近几年汛期途浑水发电的探百索餐近年来，口黄河来水呈逐陆年减少趋势，规非汛期发电量界受到较大影响端。从水资源运壁用和企业发展公角度考虑，充稻分利用汛期来婆水，增加汛期遥发电量是企业在经济发展的有匠效途径。峡义棚4.题1洞推广运用试拾验成果，对机巴组进行综合防迷护厘微破199饱5贵年之后，开始纯对机组过流部盟件进行全面防兵护，并取得较聋好防护效果。略中环的防护：腥沿中环中心线尖上下各碌500mm好范围采幸用嚷GB说1旅焊条铺焊进行拆防护。叶片的范防护：采用不高同的防护材料押，其正面是比慌较成功的环氧蓄涂层；背面头骂部三角区和叶奖片外缘端面（钉磨蚀严重区域蛇）话用蚊GB式1骆焊条堆焊后，泥再采用两步法私喷美焊责SPHG拼1谋；叶片边剪缘蝇30驻0必～涂350m啄m翻范围，逃用单A13串2图焊条堆焊后，蓄两步法喷己焊瓜SPHG萌1赤；叶片迎水边附采用一步法喷螺焊红SPHG午1曲；其他磨蚀区抓域采苏用妨GB图1虏焊条铺焊怜和锯A13烧2岔焊条堆焊防护甚。转轮体与其萄他部位的防护勤：采统用商A13丸2既焊条堆焊后打赛磨处理。机组妨的固定导叶、什活动导叶、泄煤水锥等过流部爹件表面采用环痕氧涂层防护。颤悟政4.怪2默不断优化水朴库调度方式，锈增加汛期浑水仓发电时间棚贩在慨199蛋4纠年水库调度试澡验成果基础上驰，结合近年来谅水库调度资料勇分析百，冤199访8类年后，汛期采哥用勤“蕉洪水排沙，平含水发失电气”撑运用方式，游在价7誉、波8屑月份的非洪水谷期也进行汛期昏发电，既不影抱响防汛排沙，燥又可进行汛期甚发电。使汛期巡发电时间由原外来晃的主1500显h林左右提高督到有2000木h催以上。滤尖江4.爬3蛇汛期过机含搁沙量有所提高痰次有199乒8隙年以来，对机状组过流部件进躬行了综合防护汉，提高了机组商的抗磨蚀性能繁。为充分利用膊水资源，在不偷影响库区淤积欠和不改变机组耳检修周期情况粱下，将过机泥宵沙含量否由幻199迫8恰年以前的捆3暮0岂公斤注/丝立方米以下可拖以发电提高到解目前厉6艰0泪公斤捡/鼠立方米以下，界实际运行中过颗机含沙量峰值酬最高达漫8登0氏公斤腊/应立方米狱。艳4查年的运行实践恼表明，机组过悦流部件破坏没夹有明显加剧。呜边横4.改4收合理安排机漠组检修时间，像为汛期发电创酷造条件递召设199眠4捧年以前，因汛聋期不发电或仅是有一两台机组跳投入浑水发电硬，故机组的检崇修都安排在汛漂期碍。蚂199涝4浪年后，扩装井的薄6系、箭7映号机投入发电笔，减轻了非汛带期发电压力，拉具备了展把逗1嘱～婚5睡号机组安排在着非汛期检修的内条件。汛忙期稀1绪～誉5嘴号机组均可投覆入发电运行，客有效地利用了服汛期来水，从听而使汛期发电乡量大幅度提高恭。凶丢当4.趟5垄探索机组运叹行模式，提高凭机组负荷率碌童茂197笑3股～坚199喂4坏年，三门峡水虹电厂水轮发电糠机组受叶片裂库纹、机组漏油队、叶片严重磨闸蚀等疑难问题概的困扰，水资串源利用问题尚界未得到重视。暗随着近年来黄粮河来水逐年减弦少，如何利用拆有限来水，发析出最大电量成施为我们关注的诚问题。近几年蹄来，三门峡水巴电厂加强与水汉调、电调的沟准通，适时调整读机组负荷和运舱行方式，提高狸机组负荷率，特降低了耗水率察，逐步走向节权水发电。连巩叨4.努6秃加强辅助设恼备改造研究，帝适应汛期发电氧要求栽效简199喂9脱年以来，流对唇2旅号机导水机构拴密封做和庙2概～性5朱号机组顶盖排倦水系统进行改容造，并增设顶节盖冲淤装置，兼有效减少了顶宋盖漏水，提高数了顶盖排水系战统的安全可靠盼性。顶盖排水农系统改造后机橡组未出现一次披水淹导轴承事董故。同时还更屑新了滤水器和妄空冷器，降低啦了发电机定子资温度，提高了知机组可靠性。锋捐询4.瓦7徐继续进行水场轮机过流部件狐的抗磨蚀研究涛屡作199陷5年年后，三门峡高水利枢纽仍不蛾断地进行水轮茶机过流部件防僵护的试验工作热。近年来主要遮进槐行光GB导1忧、碳化钨、聚哑氨脂涂层等材经料对过流部件锄的防护试验。帝它鱼200辩0转年，与德筒国丘VOIT浙H称公司合作谁对插1业号水轮机组进谨行技术改造，娃利用碳化钨和打聚氨酯涂层对前水轮机转轮、风转轮室、活动卫导叶分别进行套防护，取得很幻好的防护效果阵。到搭归4.悔8棒近年来汛期尾浑水发电效益抛诵宜198众9段～壤199允4罩年键6括年汛期发电取毙得试验成果后绑，通过不断总党结，逐步实耽现姐5苏台机组投入汛躲期发电福。呼199卸5屋～引200庆2弟年，汛期累计漏发电竭量忘12.660慈0朴亿着kW·龄h梢，尤其销是释200裂0喉～软200璃2仰年累计发电棕量连6.36部4块亿撞kW·贪h雄，连坝续独3志