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1、 复合树脂砂浆涂层技术在灯泡贯流机组汽蚀处理中的应用 摘 要 蜀河水力发电厂在五号机组A修过程中发现导水机构汽蚀外配过流面近法兰连接处汽蚀严重，汽蚀深度、面积较大，传统热处理修复工艺易造成导水机构热面性，贯流式机组机构拆除困难、工期太长，无法实现外出加工。文章介绍了复合树脂砂浆涂层技术在汽蚀处理中的应用，具备修复工艺简单、工期短且造价低等特点，在经过一个汛期机组运行一年检查修复部位基本完好，切实达到金属汽蚀修复目的，提高机组运行可靠性。关键词灯泡贯流式机组；复合树脂砂浆图层；汽蚀1. 概况蜀河水力发电厂位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约 1km 处，电站为厂顶溢流式
2、灯泡贯流式水电站，主厂房内安装有 6 台灯泡贯流式水轮发电机组，发电机额定功率为 45MW，最大水头26.30m，额定水头 19.60m，最小水头为10.5m。其中 1、2、5、6机组为东方电机有限公司生产（水轮机型号 GZ657-WP-545，发电机型号SFWG46-48/6500），3、4机组为哈尔滨电机有限公司生产（水轮机型号 GZ650-WP-546，发电机型号 SFG46-48/5835）。2. 存在问题及原因分析五号机组A修过程中发现导水机构汽蚀外配过流面近法兰连接处汽蚀严重，水轮机导水机构在长期使用过程中，转轮室上沿、外配水环下沿、转轮室人口前端出现了大约 1cm 深的汽蚀坑，分
3、析原因主要是该部位的材质为碳钢，而碳钢抗汽蚀性能有限，所以导致该部位出现了严重的汽蚀，亟需采取抗磨蚀材料进行修复，防止汽蚀进一步扩大损坏母材，影响水轮机导水机构的安全运行和机组的经济效益。3. 改造的必要性水轮机是水电站的主机设备是将水能转化为电能的装置，其运行好坏直接关系到水电站乃至整个电力系统运行的技术经济水平。蜀河水电站水轮机导水机构出现明显的磨蚀破坏，形成坑洼不平的蜂窝状磨蚀坑，大幅度地缩短了水电机组的检修周期，增加了检修工作量，严重的甚至需要更换部分过流部件，严重影响了水电站的发电效益，降低了使用寿命，甚至危及电站的安全运行。因此，非常迫切和必要有针对性地提出综合磨蚀防护技术，为水轮
4、机可持续、高效运行保驾护航。4. 改造方案的对比1. 不锈钢堆焊采用传统的不锈钢堆焊修补受损部件，强度高、扛汽蚀能力高，使用寿命长。但修补打磨工作量大，维修费用高，并且容易引起共建变形受损。尤其为贯流式机组过流部件把合面附近，严控发生变形，此方案不可取。1.2. 不锈钢内衬镶嵌此种工艺在哈电机组使用，在碳钢外层上内衬镶嵌整体不锈钢，此方案需设备返厂进行，由于灯泡头贯流式机组结构，仅导水机构拆装工期为50天，返厂修复工期40天，工期太长，且修复极高。5. 复合树脂砂浆技术性能及特点针对水轮机导水机构进行抗磨蚀处理，主要复合树脂砂浆涂层技术对以上部位进行抗磨蚀处理，处理工艺包括气刨、除锈、喷砂打毛
5、、涂覆耐磨材料等，该技术在黄河流域上的青铜峡、万家寨、三门峡及小浪底等电站得到较为广泛的应用，同时在新疆奎屯、乌鲁瓦提等电站得到成功应用。1.1.1. 复合树脂砂浆技术性能复合树脂砂浆涂层由高抗磨蚀聚氨酯弹性体材料、弹性环氧树脂、固化剂、硬金属粉、棕刚玉、耐水剂等组成，该涂层综合性能优，黏结力强，抗磨、抗汽蚀性能优良，见表 1，涂层厚度为 23mm。表 1 聚氨酯复合树脂砂浆技术指标序号项目单位指标备注1抗压强度MPa802抗拉强度MPa24-283抗折强度MPa10四点弯曲4粘接强度MPa4(混凝土)；20-30(不锈钢)5抗冲击强度MPa23-406抗冲磨强度h/(g/cm2)10-157
6、空蚀率g/h0.05-0.1水下钢球法6. 修补的施工工艺图 1 施工工艺图1.1.1. 施工前准备将材料运输到现场施工位置，划定材料堆放位置，按照材料类别摆放整齐；接通电源和气源。1.1.2. 汽蚀区域气刨将水轮机导水机构用气刨方式将汽蚀区域刨掉。1.1.3. 工件表面喷砂打磨、预加温对待做砂浆位置采用喷砂机进行喷砂处理，将原防腐油漆全部除掉，露出母材金属，要求粗糙度Sa2.5级。采用履带式陶瓷加热片、硅橡胶电热毯及热电偶等，对待加工位置预先加温。1.1.4. 涂刷底胶、砂浆一般先由上向下纵向涂刷一遍，再左右横向涂刷，然后对角线交叉涂刷， 最后再收面和修整边角。做到薄而均匀，无流挂、无露底。
7、将配好的高韧性抗冲击砂浆采用加热的抹刀均匀地抹到待作业施工的蜗壳焊缝位置，以焊缝为中心向两侧平缓过渡。1.1.5. 固化采用履带式陶瓷加热片、硅橡胶电热毯及热电偶等加特措施，对砂浆进行加热固化。1.1.6. 涂刷聚氨酯材料砂浆固化24h后，刷涂聚氨酯弹性体涂料。1.1.7. 涂层修整待涂层完全固化后，对其涂层进行修整，对其挂泪部分做平整抛光处理。1.1.8. 7天后可通水。2. 应用效果蜀河水力发电厂五号发电机组在A修中完成了导水机构汽蚀处理，有效的保护设备的金属性能，在经过了一年汛期冲刷，五号机组结合小修中对汽蚀部位进行了检查，图层完好，无受损，提高了设备可利用小时，保证了设备安全可靠运行。8. 结论蜀河水力发电厂经前期调研、多家技术对比，委托黄河所、中船集团等多家研究所进行会商分析。通过复合树脂砂浆涂层技术不仅能有效处理贯流式水轮机过流部位的汽蚀，同时节约成本、减少修复工期，全工期仅为8天左右，可在机组小修中随时进行，对汽蚀处理无需机组大修进行，有效提高机组运行可靠。可推广其他贯流式机组汽蚀处理的应用。第 3 页 -全文完-
