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磨蝕是中國科技名詞。

世界三大漢語詞典分別是中國大陸的《 漢語大詞典[1]》(共13冊,5.6萬詞條,37萬單詞)、中國台灣的《 中文大辭典 》(共10冊,5萬詞條,40萬單詞)以及日本的《 大漢和辭典 》(共13冊,4.9萬詞條,40萬單詞)。漢字是記錄漢語的文字[2],它已有六千年左右的歷史,是世界上最古老的文字之一。

名詞解釋

磨蝕是指風力、流水、波浪和冰川等所攜碎屑物對基岩進行的機械磨損。亦即侵蝕或刻蝕輔之以對岩石的擦劃(scratching)和沖蝕(scouring)。象用砂紙將岩石打磨過一樣,給留下平滑、光溜的表面。磨損也表示碎屑物自身在搬運過程中的磨損,並因而變得越來越小。

磨蝕的第二種定義如下:

材料在腐蝕和磨耗的綜合作用下所產生的破壞現象,也稱磨耗腐蝕(erosioncorrosion)。磨耗是流體運動等機械作用的結果,流動的液體或氣體不斷沖惻材料表面,不僅直接磨耗材料,而且破壞材料表面的保護膜,使新鮮的材料表面不斷與腐蝕性流體接觸,而加速了腐蝕作用。當流體中含有固體粒子時磨蝕更為嚴重。在水力發電機的翼輪、船舶的推進器、水管彎曲處最為常見。

水輪機泥沙磨蝕危害

我國河流眾多且水力資源非常豐富,居世界前列。但其中大多數河流泥沙含量相當高,特別是黃河以多泥沙而聞名於世,其含沙量為全世界最多,年平均輸沙量達16億t,年均含沙量34kg/m3。長江的水流含沙量雖然不高,但是因水量充沛,輸沙量大,年均輸沙量達5.01億t。水中所含固體顆粒大小以及硬度的不同還有過流部件的形狀的原因,使得水輪機發生磨蝕現象,特別在含沙量大的河流,水輪機過流部件磨蝕情況特別嚴峻。

造成水輪機過流部件表面上出現破壞是水輪機泥沙磨損的外在後果。同時也引起一系列間接後果,使水電站技術經濟效益大為降低。

(1)水輪機效率下降。混流式水輪機上下部迷宮環間隙和軸流式及斜流式水輪機葉片與轉輪室之間的間隙,由於沙粒磨損的原因,漸漸變大,而引起水輪機的容積效率下降。

(2)水電站檢修頻率增大,檢修工作量增加。修建在含泥沙量大的河流上的水輪機,它沙粒磨損狀況是決定檢修頻率以及檢修量的最重要的依據。河流的洪峰的沙峰幾乎都是出現在汛期。因此,河流各梯級電站的水輪機在汛期都承受嚴重的沙粒磨損,汛期後都需要及時檢修。

(3)降低水電站運行質量。水輪機過流部件被泥沙衝擊後而造成外表不光滑,加快了水流的局部擾動和空化的進展;轉輪的磨損導致不對稱,尤其是其中有的葉片的出口邊由於磨蝕破壞出現折斷時,將會導致水力的和機械的不平衡 [2] 。

水輪機泥沙磨蝕的防護措施編輯 播報

(1)水輪機過流部件表面防護技術。對於表面的保護普遍使用的金屬材料有碳化鎢、金屬陶瓷、抗磨焊條、高強度不鏽鋼等,經常用鋪焊、堆焊、噴焊等辦法包裹於過流部件上;非金屬材料有環氧金剛砂、複合樹脂、聚氨酯橡膠、複合尼龍和其他高分子材料,經常使用澆注、塗抹等方式包裹於過流部件上。

(2)減少過機泥沙。在泥沙量大河流上,採用多種方法來降低通過水輪機水流中泥沙含量是減弱水輪機泥沙磨蝕的主要手段。最初在黃河上建設的水電站就是因為在設計時沒有酌量排沙措施,導致大量泥沙淤積在大壩上游,汛期時水流中含有大量泥沙,致使水輪機磨蝕非常嚴重,鹽鍋峽、改造前的三門峽皆有這種教訓。

所以,建設排沙洞,沉沙池等用於降低過機泥沙的措施在隨後含沙量高河流上建設的水電站設計中受到普遍注意。另外,經過水沙優化調度,利用洪水把泥沙排走,最重要的是由於將大顆粒泥沙沖走,避免機組在汛期時水流中含沙量大的時候工作,俱可極大地減弱泥沙磨蝕的程度,再把表面保護措施結合使用,乃至能在汛期內能實現渾水發電。

(3)合理地選擇水輪機的設計。水輪機設計參數選取時該酌情減小參數水平,應留心掌握減少轉輪出口的相對水流,使轉輪到達最佳比轉速。並且對轉輪葉片進行優化設計,並且注意增加導葉分布圓的直徑,使用合適的導葉翼型等措施。

(4)提高水輪機製造水平。轉輪葉片母材應選用抗磨性能優良的原料,讓過流部件的抗磨蝕性能有極大增強。

參考文獻