[發明專利]一種水輪機底環抗磨蝕的表面處理方法

有效

• 申請號: 201911332946.7
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111019480B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 盧彬;趙雪鵬;李永紅;郭旭東;高冠群;李甲駿;黃嘉;朱海峰;胡立昂;李永杰;高磊;劉肖;魏偉
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網新源控股有限公司;河北張河灣蓄能發電有限責任公司
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D7/62;C09D7/61;C09D5/00;C09D5/08;C04B35/48;C04B35/622;B05D5/08;B05D7/00;B05D3/12;B05D3/06;C23C4/129;C23C4/10;C23C4/02
• 代理公司: 石家莊海天知識產權代理有限公司 13101
• 代理人: 田文其

一種水輪機底環抗磨蝕的表面處理方法，它是對水輪機的底環表面加工抗磨蝕的復合涂層，復合涂層具有基層、底層、中間層、面層。基層為非晶陶瓷涂層；底層為環氧涂層，由A、B組份制成；中間層為抗磨蝕結構涂層，由C、D、E組份制成；面層為漿液聚合物，是將A₁、B₁兩種組份混合制成。用熔射槍將非晶陶瓷粉末熔射在經過噴砂的底環表面而形成基層，將A、B組份拌合得到混合料，將該混合料涂覆在基層的表面而得到環氧涂層，將C、D、E組份的混合料涂抹在底層上熱壓得到抗磨蝕結構涂層；將漿液聚合物涂覆到中間層上面得到面層，光照保溫固化。本發明提高了水輪機底環的抗氣蝕、抗磨蝕能力，延長了水輪機底環的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種水輪機過流部件抗磨蝕的表面處理方法，具體是一種水輪機底環抗磨蝕的表面處理方法。

背景技術

水輪機過流部件，如水輪機底環、轉輪、導葉等，往往會受到泥沙的空蝕、磨蝕而導致過流部件表面的金屬流失，使設備在運行中產生振動和噪音，造成設備運行效率低下、大修頻繁、使用壽命縮短，而且嚴重影響機組運行穩定性和安全性，造成巨大的經濟損失，甚至威脅到整個電網的安全運行。

空蝕和磨損大幅度地縮短了水電機組的檢修周期，增加了檢修工作量，嚴重的甚至需要更換部分過流部件。由于檢修費用大，檢修工期長，因此，它既嚴重影響電力生產，又造成了巨大的經濟損失。與國外水輪機組可用系數達到95%、大修周期8～10年、使用壽命40年以上的情況相比，我國水輪機的發展還相對落后，急需進行新材料、新技術、新工藝的研究和開發。近年來，各國研究人員對防止空蝕和磨損做了大量的研究和試驗，目前已總結出了一些防空蝕、磨蝕的經驗。目前防空蝕、磨蝕的措施主要有：（1）在水電站的土建設計和建設中合理布置取水口，設置導沙壩、沖沙閘、沉沙池等設施，并在運行中適時進行調水調沙、泄洪排沙、蓄清排渾等，盡量保證水輪機在設計的最佳參數下運行；（2）在水輪機設計和制造中適當選取較低的參數水平，特別是控制降低水輪機轉輪出口的相對流速，以達到最優的比轉速；（3）對水輪機轉輪葉片進行優化設計，如考慮加大導葉分布圓的直徑、選擇合理葉翼型線、葉片外緣加裝裙邊等；在轉輪結構設計中應注意提高部件的互換性，保證部件在空蝕、磨蝕后容易拆卸、修理和更換；（4）采用相對耐磨的材料(如采用0Cr13Ni4 - 6Mo高強度不銹鋼等) ，并提高制造水平和質量，保證加工精度和表面光潔度；（5）過流部件表面實施表面強化和改性，如表面淬火、激光合計化、元素滲入等；表面堆焊耐磨合金、涂抹環氧金剛砂涂層、刷涂或噴涂聚酯或聚脲涂層、金屬陶瓷涂層、噴熔金屬合金涂層以及熱噴涂涂層等。

由于受到工況、效率要求、氣候及負荷變化等因素的影響，在實際生產中，前（1）～（4）方法的應用在一些場合下受到限制，但是表面防護技術不受上述因素的限制，因此，目前國內外水輪機過流部件抗空蝕、磨蝕的主要措施正在逐漸向表面防護技術的研究和開發應用方向轉移。采用表面防護技術既可節約大量貴重材料，又能使磨損及空蝕嚴重部位得到恰當的保護，同時也可以較好解決設備制造中的工藝問題。