泥沙磨损

摘要： 为了对含沙量高、颗粒硬度大的高扬程泵站水泵机组的水力性能、运行稳定性及其耐磨强度展开研究,在梳理现阶段国内外大型高扬程大功率离心式水泵发展现状的基础上,统计分析了高扬程离心水泵的性能参数水平。基于分析结果,研究提出了提高水泵运行稳定性、抗泥沙磨损等关键技术难题的应对措施,并在引汉济渭工程的黄金峡泵站中进行了应用。研究成果可为类似高扬程泵站的工程设计提供参考和借鉴。

摘要： 多沙河流上具有调峰功能的水轮发电机组运行工况转换非常频繁,水轮机经常偏离最优工况运行,导致活动导叶磨损破坏严重。为揭示运行工况对水轮机活动导叶区域固液两相流动规律的影响,建立了黄河某多沙电站原型水轮机全流道三维水体模型,采用欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型对水轮机不同出力工况进行了固液两相流数值模拟计算,对不同运行工况下导叶区域的压力、流速、含沙量等进行了分析。结果表明:含沙水流会使导叶区域最小压力减小,从而增加空化发生机率;出力工况对导叶区固液两相流动影响较大,随着水轮机出力减小,导叶区最大流速反而增大,活动导叶迎水面与背水面的速度差也逐渐增大,小出力工况下,座环靠近鼻端位置高泥沙浓度区域扩散变大,活动导叶表面泥沙浓度由顶端至底部逐渐增加,活动导叶头部位置泥沙浓度最高。研究结果能够为预测多沙河流水轮机活动导叶易磨损位置和研究抗磨蚀对策提供技术支撑。

摘要： 双吸离心泵广泛应用于黄河沿岸的泵站中,其主要部件叶轮普遍存在磨损问题。叶轮是高速旋转的部件,存在动静干涉作用,导致叶轮内的磨损特性是非定常的。采用欧拉欧拉方法对双吸离心泵进行固液两相流非定常计算,分析了不同工况下,叶轮壁面上的磨损率、冲击角、固相体积分数和速度的非定常特性。结果表明,叶轮表面磨损率、冲击角、固相体积分数和速度均具有周期性,等于叶轮旋转周期;定常计算的磨损率远小于非定常结果,定常计算不能准确预测磨损率。磨损最大部位为叶片头部和尾部。冲击角对磨损损失具有增强或减弱的作用,冲击角脉动曲线与磨损率脉动曲线相似。固相体积分数对磨损脉动特性影响较小,对磨损率有所影响。固相速度对磨损率影响显著。

摘要： 多沙河流水电站水轮机活动导叶磨损严重,导致机组出现“潜动”现象,甚至危及机组安全运行。为了揭示小开度工况下导叶区域的流动特性以及磨损特性,建立了万家寨原型水轮机全流道三维水体模型,采用DPM模型和标准湍流模型对四种小开度工况进行了固液两相流数值模拟计算,结果表明:10%开度工况与40%开度工况相比,叶栅流道的流态变差,导叶区域的流速和压强变化梯度增大,导叶立面密封位置两侧压力差由48 k Pa增加到108 k Pa,立面密封处流速由18 m/s增加到24 m/s;在10%开度工况下,叶栅流道狭窄,含沙水流在活动导叶出口形成射流磨损,导致活动导叶迎水面的头部和出水边以及背水面立面密封位置处磨损严重,随着导叶开度增大,活动导叶表面的磨损程度以及磨损区域都逐渐减小。本研究对于多泥沙电站水轮机稳定运行以及活动导叶的磨损防护具有重要意义。

摘要： 为深入了解固液两相流下的离心泵叶轮内部的流动状态,进一步探索离心泵叶轮的磨损规律,基于计算流体动力学和数值模拟的方法,采用两相流模型以及Phase Coupled SIMPLE算法对离心泵叶轮部位在不同固相颗粒粒径和不同固相颗粒浓度下进行定常数值模拟。结果表明:不同固相颗粒粒径条件下,粒径较大的固相颗粒更容易对叶轮前后盖板造成磨损。粒径较小的固相颗粒对叶片进出口位置造成的磨损程度更高。不同固相颗粒浓度条件下,颗粒浓度的增加,致使叶轮前后盖板和叶片正反面的磨损率均有明显增加,叶片背面的比叶片工作面的磨损更加严重,叶轮的前盖板比后盖板更容易遭受泥沙磨损破坏。该研究对于提高黄河沿岸大批水利工程中离心泵的机组性能、安全运行以及磨损防护具有重大意义。

摘要： 蜗壳是水轮机必不可少的引水构件,为了能准确分析蜗壳在含沙水中的磨损情况,本文基于CFD技术,应用RNG k-?着湍流模型对不同泥沙工况下的水轮机蜗壳进行了固液两相流数值计算,并得到了蜗壳的泥沙体积分布图,根据分布图分析了蜗壳的泥沙磨损情况。结果表明,在含沙水中,蜗壳表面的泥沙分布量由外到内径向减小,鼻端泥沙量最大,最易磨损。随着泥沙粒径及泥沙浓度的增大,蜗壳表面的泥沙分布量也逐渐增大,蜗壳越容易遭受磨损破坏,而且同一个地方磨损程度越严重。

摘要： 冲击式水轮机在高水头水力资源开发中具有重要的应用前景,但其过流部件的泥沙磨损问题会是重要挑战.冲击式机组内部流动过程复杂,流动状态的转换多;挟沙流动时,水气沙三相流动特性尚不明确,目前相关研究仍然较为匮乏.本文采用欧拉—拉格朗日方法对颗粒在冲击式水轮机内的全流动过程进行了数值模拟,详细地分析了三相流的水力特性、泥沙颗粒的流动特性以及磨损分布特点.计算结果显示,颗粒运动特性与理论模型较为吻合,预测的过流部件磨损分布与实测结果较为相似.

摘要： 为了解决复杂的设计条件所带来的技术难题,对巴基斯坦Neelum-Jhelum水电站的特点和难点进行了较透彻的分析.该电站位于巴基斯坦克什米尔,是巴基斯坦目前最大的水电工程项目,也是中国企业迄今为止在境外承建的最大水电工程.电站最高水头为420 m,装设4台单机容量为243 MW的混流式水轮发电机组,其特点是水头高、出力大、水中泥沙含量高、引水隧洞长且工程布置采用一洞四机.结合工程特点,通过开创性的研究,解决了:①高水头、大含沙水流混流式水轮机的抗泥沙磨损;② 超长输水隧洞的水流安全和检修;③高土壤电阻率水电站接地计算;④525 kV高压电缆敷设安装和检修等技术难题.研究成果为机组的顺利投产发电提供了保障,电站年发电量约为51.5亿kW·h,解决了巴基斯坦全国15％人口的用电紧缺问题,经济和社会效益显著.同时,研究成果可为类似工程的机电设计提供技术支撑与参考.

摘要： 冲击式水轮机在高水头水力资源开发中具有重要的应用前景,但其过流部件的泥沙磨损问题会是重要挑战。冲击式机组内部流动过程复杂,流动状态的转换多;挟沙流动时,水气沙三相流动特性尚不明确,目前相关研究仍然较为匮乏。本文采用欧拉—拉格朗日方法对颗粒在冲击式水轮机内的全流动过程进行了数值模拟,详细地分析了三相流的水力特性、泥沙颗粒的流动特性以及磨损分布特点。计算结果显示,颗粒运动特性与理论模型较为吻合,预测的过流部件磨损分布与实测结果较为相似。

摘要： 采用标准k-ε模型对水轮机内部沙水流动进行数值模拟,研究了不同工况下映秀湾电站活动导叶泥沙分布情况.研究结果表明,活动导叶磨损主要集中在头部且工作面比背面磨损量大,泥沙颗粒在活动导叶底部有堆积.活动导叶泥沙绕流速度分布规律相似,并随着出力的增加头部绕流速度明显增大.

摘要： 研制出一种抗泥沙磨损堆焊焊条,具有良好的焊接工艺性能,对其堆焊层金属显微组织及其性能进行了研究.结果表明:堆焊层金属显微组织主要为板条马氏体、残余奥氏体和一些碳氮化物析出相;碳氮化物与马氏体相互相配合保证了材料的高硬度和耐磨损性能;堆焊层金属的泥沙磨损主要是显微切削与塑形变形,随着载荷的增加,出现微观剥落.

摘要： 研究与开发性能良好的抗磨材料(包括母材与防护材料)，用来减轻水力机械泥沙磨损，是目前采用较多且行之有效的防护措施，也是目前国内外关注的一个重点。将1Cr17Mn6Ni5N、06Cr19Ni10和06Cr17Ni12Mo2三种不锈钢在旋转圆盘装置上进行磨损试验,借助电子天平、扫描电镜(SEM)等方法分析了试件的磨损情况,观测了试件磨损后的形貌.并对旋转圆盘上不同直径位置的试件试验结果进行分析.结果表明:1Cr17Mn6Ni5N、06Cr19Ni10和06Cr17Ni12Mo2三种材料经过磨损后,表面都形成三个磨蚀区域,其中,06Cr17Ni12Mo2的耐磨性是三种材料中最好的.材料的磨损程度和线速度密切相关,其他条件相同时,线速度越大,材料磨损程度越严重.

摘要： 基于欧拉-欧拉方法中的代数滑移混合多相流模型，采用标准 k-ε湍流模型和压力速度耦合的SIMPLEC算法，转动区域应用多重参考系模型，对某混流式水轮机全流道进行了三维定常泥沙磨损湍流数值模拟。利用ANSYS FLUENT，获得了该水轮机在偏工况下转轮叶道和尾水管内泥沙颗粒相的体积分数分布,分析了水轮机流道内泥沙磨损的特征规律。计算结果表明该方法能有效地预测水轮机内的三维泥沙磨损固液两相湍流场,可以较好地模拟水轮机内真实的有泥沙磨损发生的多相流动情况，对揭示水力机械内部包含泥沙颗粒影响的固液两相流场的内在特性、提高水轮机的运行效率和改善水轮机的磨蚀性能具有重要参考价值。

摘要： 建国以来，黄河干流上兴建了许多大型抽水泵站，如甘肃的景泰川，宁夏的固海、红寺堡，山西的夹马口、尊村、大禹渡、万家寨引黄工程，河南的邝山和山东的胜利油田等等。本文简述了抽黄工程水泵磨蚀破坏情况、水泵泥沙磨损因素和防治对策以及水泵模型试验和现场性能测试技术。

摘要： 泥沙磨损会造成水轮机材料破坏、效率下降,给电站造成经济损失并危害其安全运行.磨损的机理十分复杂,与泥沙、流动和材料等因素有关.本文介绍了水沙流动特性对水轮机泥沙磨损影响研究的进展情况,首先介绍了磨损数学模型和试验研究情况,大量的研究表明磨损量与速度之间存在n次指数关系,利用这些模型和试验结果可以预估材料的磨损特性,但这些模型忽略了泥沙颗粒群局部不均匀性和相间速度滑移,会导致磨损量计算误差大.采用数值模拟(CFD)方法可以计算得到颗粒相的局部浓度分布和速度场,结合磨损数学模型实现对水轮机磨损的区域和强度的预测,其缺点是模拟结果受计算模型和数值方法的影响较大,需要试验数据的验证.近年来采用固液两相流PIV测试技术对两相流场进行测量可以较准确地得到颗粒运动情况和详细的水沙流场信息,揭示泥沙流动对材料作用的规律,目前已经取得了一些进展.总的来说,关于离散相(沙粒群)的运动规律、水沙与材料磨损的过程机制及基于流场特性的泥沙磨损精准预估等问题的研究仍有待深入.

摘要： 本文介绍了一种先进的、综合性的水力机械磨蚀测试系统,系统可进行水力机械空蚀、泥沙磨损、浑水空蚀的规律特性及翼型特性的研究.系统主要由3个测试工位(旋转圆盘工位、旋转喷射工位、文丘里水洞工位)、集中测控PLC系统、流场及磨蚀测试分析设备组成.文丘里循环水洞喉段断面的最大流速为45m/s,旋转圆盘工位循环系统的最大流速可达85m/s,这两个工位为闭式循环,调压范围为-0.09～0.6MPa.在旋转圆盘和高速射流喷嘴的共同作用下,旋转喷射工位中测试试件表面的相对流速最高可达120m/s.测试过程中的所有试验参数,如电机或动力泵驱动转速、流量、压力、温度、泥沙浓度等都可通过PLC控制系统实现集中的控制、实时监测及数据存储与分析.外围测试分析设备可实现循环系统流场的可视化、磨蚀量的精确测试及磨蚀形貌的观察.

摘要： 甘肃党河发源于祁连山,流入敦煌结束,是一条内陆河,河流含沙量较大,特别是推移质较多.本文主要总结芦草湾一、二级水电站水轮机主轴密封泥沙磨损的经验,针对雷墩子一级水电站主轴密封设计进行改进,此次结构方案的改进，解决了卧式水轮机因过多泥沙磨损而无法运行的主轴密封漏水问题，同时也为今后对多泥沙水电站水轮机主轴密封设计提供了一个很好的实例。

摘要： 由于水流中含有泥沙,高速水流将对葛洲坝水电站水轮机过流表面磨蚀破坏,成为电站安全生产的极大隐患。为了研究泥沙对水轮机的破坏规律,探索减轻含沙水流对水轮机过流部件表面的磨蚀破坏的方法,在水轮机过流部件抗磨蚀防护方面做了多方面的试验和研究,葛洲坝水电站通过多年来对机组磨蚀情况的研究和总结,证实了水轮机的泥砂磨蚀破坏速度与水流含沙量的大小和沙粒粒径粗细有密切的关系,含沙量愈大磨损量愈大,沙粒愈粗磨损速度就愈快。rn 水机磨蚀不是孤立的泥沙磨损或者是空化空蚀所致,而是泥沙磨损和空蚀联合作用的结果。通过环氧金刚砂耐磨蚀涂料在葛洲坝工程20年应用实践,积累了水轮机叶片的抗磨蚀防护一些技术经验,并取得了显著的效果,可供类似水电等工程部门参考应用。

摘要： 本文通过三维黏性流数值模拟手段,对牛栏江—滇池补水工程高扬程大功率离心泵叶轮进行了三维清水和浑水流动数值模拟计算,对离心泵叶轮的流速分布和过机泥沙在叶轮中的分布情况进行了研究.在此基础上根据牛栏江泥沙磨损能力试验结果,对不同转速、不同叶片数水泵叶轮磨损程度进行了预估.为泵站水泵结构设计、水力设计和材料选择以及水泵运行等方面提供技术参考。

摘要： 本文是根据试验和现场考察结果,对浑水中运行的水轮机流道某些部件快速破坏或失效的原因做了一定的分析,并根据分析结果提出了含沙水流条件下，为降低过流部件的泥沙磨损,对水轮机导水机构、转动密封环、转轮等部件的结构与设计可采取的优化方法，以供相关的设计和制造技术人员探讨和参考。

摘要： 本发明公开了一种适用于含泥沙水水泵的机械密封防磨损保护装置，包括轴套和机封腔室，所述机封腔室上设有冷却水进口，所述机封腔室内设有隔离环，所述隔离环套设于所述轴套上，所述隔离环的外径表面与所述机封腔室内表面之间具有间隙B，所述间隙B连通泵体内部，且所述间隙B用作机封冷却水的出水口，所述冷却水进口的流量大于所述间隙B的流量。本发明通过改变机械密封冷却水压力和出水方式，既起到冷却机械密封摩擦副的作用，又使泵体内的泥沙水与机械密封完全隔离，结构简单，使用方便，效果良好。

摘要： 本发明公开了一种模拟海底高压含泥沙浑浊环境下摩擦磨损试验台，包括高压釜、加载装置、内腔隔板、内腔隔筒、盖封套、底封套、转轴、内磁筒、外磁筒及调心台；高压釜的内腔分为试验腔和压力补偿腔，由内腔隔板和内腔隔筒实现内腔分隔；转轴伸入并贯穿压力补偿腔，两端分别通过盖封套和底封套及其内的密封轴承和密封圈实现密封；加载装置带动转轴转动，转轴带动内磁筒转动，内磁筒通过和外磁筒之间的磁力耦合带动试验腔内的调心台转动，调心台用于安装试件Ⅰ。本发明结构简单，操作方便，可以模拟负压、超高压、海底泥沙等任何真实海洋环境；可以精确模拟海洋环境下试件的摩擦磨损机理。

摘要： 本发明提供一种可拆装的耐磨损泥沙泵及其操作方法，包括前泵盖和后泵盖，前泵盖和后泵盖组成输送腔，前泵盖设有与输送腔连通的进口，前泵盖或后泵盖上设有与输送腔连通的出口，输送腔内设有叶轮，叶轮安装在泵轴上，所述输送腔内设有耐磨内衬，耐磨内衬设置在后泵盖内，机封盖与后泵盖通过螺栓连接，机封盖上设有与泵轴配合的通孔。该泥沙泵能够提高耐磨损性能，拆装方便。

摘要： 本发明公开了一种水力机械泥沙磨损实验装置及泥沙磨损检测方法，包括检测模型主体、嵌板、入口法兰、出口法兰、流体通道、第一过流部件、第二过流部件、入口开口端和出口开口端，所述检测模型主体呈矩形，所述检测模型主体上开设流体通道，所述检测模型主体两端的侧面分别开设有流体通道的入口开口端和出口开口端，所述嵌板扣置在检测模型主体的上表面上；磨损试验结束后读取过流部件深度，磨损前的表面高度为Z1，磨损后的表面高度为Z2，两者之差即Z1‑Z2即为本次试验条件下模型表面的磨损深度；在CFD中截取流体通道试验段及设置过流不尽进行含沙水流试验，通过称重及检测磨损深度综合预估过流部件的正常运行时间。

摘要： 本发明公开了一种修补和防护冲击式水轮机喷嘴空蚀和泥沙磨损的方法，主要采用的技术方案为:S1、用第一激光束辐照所述冲击式水轮机喷嘴基体表面；S2、采用同步法将第一熔覆粉沫送至第一激光束辐照区域的所述冲击式水轮机喷嘴基体表面上，并用第一激光束辐照第一熔覆粉沫，使第一熔覆粉沫和所述冲击式水轮机喷嘴基体表面同时融化形成第一熔覆熔体；S3、冷却第一熔覆熔体，使其凝固形成修补防护熔覆层。

摘要： 本发明公开了一种水力机械泥沙磨损实验方法及应用。该方法可用于水力机械泥沙磨损细观定量实验。本发明在水力机械过流部件磨损严重位置固定易磨损、易弯曲的贴片，在每个实验工况完成后，贴片被取下、清洗、烘干后进行称量，并放在场发射扫描电子显微镜下进行形貌观测，直接反应出泥沙磨损损失重量和泥沙磨损表面形态特征。本发明不仅适用于水力机械室内模型实验，也适用于工程现场实验，可开展水力机械泥沙磨损细观定量研究，直观反应磨损损失重量和泥沙磨损特征，为水力机械泥沙磨损研究提供一种新方法。

摘要： 本发明公开了一种离心泵叶轮泥沙磨损实验装置及实验方法。实验装置包括主工作装置、调节冲击速度装置、调节冲击角度装置、温度控制装置，其中，主装置由循环水箱、离心泵叶轮、贴片装置、搅拌器、喷流管以及循环水泵组成，循环水泵进口前进水管道与循环水箱底部相连，循环水泵出口后出水管道与喷流管相连，喷流管正对离心泵叶轮上的贴片装置；调节冲击速度装置用于控制调节喷流管出口含沙水流的速度；调节冲击角度装置用于调节含沙水流冲击贴片的角度。本发明具有开展泥沙特性和水流特性对离心泵叶轮泥沙磨损的细观定量实验的功能，精确反应出离心泵叶轮泥沙磨损特征及其与泥沙、水流特性之间的关系。

摘要： 本发明公开了一种防泥沙磨损的轴流式水泵，涉及轴流式水泵技术领域。该防泥沙磨损的轴流式水泵，包括水泵壳体和安装在水泵壳体内部的叶轮毂，所述水泵壳体的顶端表面连接有导叶壳体，所述导叶壳体的内部安装有驱动机构，叶轮毂安装在驱动机构的底端表面，所述水泵壳体的内壁活动安装有泥沙过滤机构，用于防止泥沙进入水泵壳体的内部，所述泥沙过滤机构的外侧安装有自清洁机构。本发明通过驱动轴转动时带动电磁铁同步转动，电磁铁与磁性套环之间产生磁性吸引力，电磁铁转动时带动磁性套环同步转动，从而带动转动轴在活动槽内部转动，使得摆动支轴同步转动，摆动支轴带动清洁刷不断与两块过滤板表面接触，对过滤板进行清洁，保证了过滤效果。

摘要： 本实用新型公开了一种水力机械泥沙磨损模型装置，涉及水力模型技术领域。一种水力机械泥沙磨损模型装置，包括模型板和箱体，所述箱体顶部安装有模型板，所述模型板顶部通过销钉安装有泥沙块，所述箱体外侧焊接有进液装置和出液装置，所述箱体内壁安装有水箱，所述水箱底部安装有水泵，所述进液装置底部连接有二号传液管，所述箱体内壁加工有处理箱，所述出液装置连接于处理箱，所述处理箱底部连接有收纳装置，所述处理箱与收纳装置之间连接有分沙网，所述水箱与处理器之间连接有一号传液管。本实用新型通过模型板的设置，实现了对水力机械泥沙磨损模型的模拟效果，模型板上安装的泥沙块在水流作用下收到磨损，效果直观，作用高效。

摘要： 本实用新型提供一种水轮机的减泥沙磨损装置，涉及水力发电技术领域，包括管道，所述管道的内部设置有阻挡装置，所述管道的一端设置有固定装置，所述阻挡装置包括连通口，所述管道的底部开设有连通口，所述连通口的外侧转动连接有隔板，所述管道的外侧转动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与隔板转动连接，所述管道的内部滑动连接有连接框，所述连接框的内部滑动连接有滤板，所述管道的外侧对称固定安装有凸块，所述，所述凸块之间转动连接有螺纹杆，所述管道的底部固定安装有电机。本实用新型，通过设置该阻挡装置，进一步去除了水中的泥沙，减轻了水轮机的磨损，提高了水轮机的使用寿命。