加强技术改造降低能源单耗——对泉眼山泵站能源单耗探讨

针对抽黄首级泵站运行现状,分析了能源单耗高的原因,提出了包括开发新型叶轮等在内的具体改造措施.     

水轮机活动导叶端面间隙磨蚀形态演变预测

恒定边界条件下的磨蚀预测方法不能反映过流壁面磨蚀后流体动力学参数的变化,导致现有的磨蚀预测结果很难与实际一致。该文基于磨蚀微分求积的思想,构造了主要磨蚀壁面几何形态的近似表达,通过RNG k-ε湍流模型和离散相模型(discrete phase model,DPM),对水轮机活动导叶端面间隙挟沙水流进行了非定常数值计算,得到了不同磨蚀阶段主要磨蚀面的平均磨损率分布,建立了过流壁面磨蚀深度变化量关于平均磨损率和磨蚀时间的数学模型和近似求解方法,预测了过流壁面的渐变磨蚀形态,分析了导叶端面和台阶面磨蚀形态逆流向演变的流动机理。数值预测结果与机组实际运行时间对应磨蚀面的磨蚀深度基本一致,平均误差在10.2%以内,验证了该预测方法的有效性。该研究可为流体机械的磨蚀预测提供参考。     

宁东供水工程高扬程离心泵通流部

宁夏宁东供水工程安装的大型高扬程离心泵年运行小时数高达7300小时，由于抽送黄河含沙水流，水泵通流部件的泥沙磨蚀问题成为工程设计的关键难题。本文主要介绍宁夏宁东供水工程对磨蚀问题的看法和采用的抗磨蚀保护措施，供今后类似工程设计参考。     

水泵的泥沙磨蚀及对策

在对我国典型多泥沙河流泵站进行大量调查研究的基础上，结合室内部分实验资料，比较系统地分析，论述了泥沙对水泵的磨蚀破坏，性能影响，并从不同地角度提出了减缓对策。     

泥沙磨蚀作用对微塑料老化破碎的影响

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一，可加速微塑料老化破碎，进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征，但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域，采集多年覆膜的玉米地土壤，对比分析风干原土、泥沙浸润静置，和含沙量为560 kg·m-3，800 kg·m-3和930 kg·m-3三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响，并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明：(1) 研究区土壤微塑料以聚氨酯 (Polyurethane，PU)、聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethylene，PTFE)、橡胶 (Rubber，RB) 为主，多为直径10~50 μm 的碎片状。(2) 风干原土处理中微塑料的平均面积最大 (5 234 μm2)，泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小 (2 067 n·kg-1)，而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大 (14 400 n·kg-1)，且平均面积最小 (2 868 μm2)。(3) 三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异，其中，平均丰度表现为：中含沙量 (18 300 n·kg-1) > 低含沙量(13 730 n·kg-1) > 高含沙量 (8 667 n·kg-1)，而平均面积表现为：低含沙量 (3 932 μm2) > 中含沙量 (2 472 μm2) > 高含沙量 (2 099 μm2)。总之，本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度，减小其面积，而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值，且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同，为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。     

浆体管道的加速流

浆体管道输送系统的加速流,会使管道腐蚀加剧。通过分析不同条件下产生加速流的原因,提出各种处理措施,给出了消能设施的设计计算方法,可供设计浆体管道输送系统时参考。     

水力机械抗磨蚀涂层关键技术的研究

水力机械的空蚀和磨蚀常常是相伴发生、相互促进,进而加剧对过流部件的磨蚀破坏。理论研究与实践表明,采用表面工程技术在基体材料表面制备涂层,是强化材料表面结构提高抗气蚀的有效途径之一;而采用高速火焰喷涂(HVOF)工艺,进一步优化涂层喷涂参数,提高涂层的致密性和内部结合强度,整体提高涂层的抗磨蚀的综合性能,具有普遍的实际意义。     

水轮机的磨蚀失效特性

为了用更加科学的方法防治和减轻黄河流域水电站的泥沙磨蚀,有必要采用真实的黄河原型沙对水轮机材料的磨蚀失效特性进行研究．采用郑州花园口的黄河原型沙,在实验室条件下,以黄河三门峡水电站的实际情况为基础,通过测定3种不同泥沙含量、6种不同流速条件下2种水轮机材料1Cr18Ni9Ti和ZG0Cr16Ni5Mo的磨蚀失重量和磨蚀失重率,并对试验结果进行定性和定量分析,获得了水轮机在黄河原型沙环境下磨蚀量与磨蚀时间、磨蚀量与流速、磨蚀量与含沙量之间的关系及其回归式,并得到了2种试验材料的磨蚀失效特性的数学模型．试验结果表明：在含沙量相同的情况下,无论哪种材料,其磨蚀失重量均随着流速的增大而增大;在流速相同的情况下,材料的失重量随着流体含沙量的增大而增大;磨蚀随着时间的延续而增大．由回归式可知,在黄河原型沙和水动力学环境下,金属材料的磨蚀量大约与流速的3次方、含沙量的1次方和时间的1次方呈正比．     

水力机械抗磨蚀技术的应用与发展

针对水力机械磨蚀问题,从冲刷、空蚀等角度研究了磨蚀机理,并在此基础上总结各电站多年抗磨蚀经验,提出合理布置水利枢纽、优化机组配置和运行参数、采用新材料及工艺等方法,分析了各种抗磨蚀技术的优劣,并对抗磨蚀技术中的新材料、新工艺等方法展开深入分析,探讨了金属堆焊、非金属涂层、合金粉末喷焊和高速火焰喷涂等技术,进而对今后水力机械抗磨损的研究发展进行了展望,即采用新材料、新工艺是水力机械抗磨蚀的主要发展方向。     

河床砾石磨蚀模拟技术

有关河床上的砾石从上游流向下游,粒径变小的机制,尚未有人进行研究。2010年日本学者小菅尉多等人应用物理试验模型研究了河床沙砾的破碎与河流磨蚀现象,阐明产生泥沙过程。其结论是大砾石质量的削减率,伴随旋转的增加,逐次降低。不同岩种其曲线形态表现稳定。大砾石破碎磨蚀主要产生2 mm的沙砾和≥2 mm的砾石,其泥沙生产率的增加趋势不同。0.1 mm的泥沙生产率随着旋转次数的增加呈直线增加,其增加比率因岩种不同。抗压强度小的砾石削减率变高,反之则低。山区河道陡坡,相对水深较浅。砾石流动时破碎与磨蚀现象的作用强。特别是有棱角砾石伴随流动,在短距离内快速变成圆石。当砾石的粒径变小到某一程度时,其破碎作用减弱。0.1 mm的泥沙构成下游河床悬移质。