西华大学能源与环境学院：《流体机械原理及结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）讲座 水力机械空蚀及其研究方法

讲座 水力机械空蚀及其研究方法 20212/2

2021/2/24 西华大学 宋文武 教授 1 讲座一 水力机械空蚀及其研究方法

水力机械空蚀发展的阶段 空化对水轮机能量特性的影响可分为三个阶段。见图9-7。 2:芟,口訇朱华韁增多肚型态觌製效驚雳鞋姝餮鏏秘 得经常出现,σ继续减小,开始出现过流 壁面的空蚀破坏,但对水轮机的能量特性效4 尚无明显影响。 3.空化剧烈区:此时水轮机内多处 发生空化,且空化程度发展充分,水轮 的效率或流量开始急剧下降,通常称能量 特性开始急剧下降点的空化数为临界空化 数 陘化剧烈区空化发展区无空化区空化数 由于转轮与工况不同,能量特性曲线 97空化对水轮机能景特性的影鸭 与的关系多种多样。图9-8所示为 2微见的儿种曲线形式。国际电工委员会觑定,宋可以用效率开始变化点o。、也可以用效2

2021/2/24 西华大学 宋文武 教授 2 水力机械空蚀发展的阶段

效率线的交点可。作为临界点,还可以取其它特征点,例如苏联在某些情况下取转速下 降1%作为临界点。严格讲,这些特征点,除了。以外,实际上已不能代表性能开始 变化点了 图9-8常见的几种能量特性曲级 20212/24 西华大学方宋文武教授

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各种类型水轮机吸出高度的定义如图9-11所示。 D (c) a)转桨式 (b)斜流式 e)流式 (d)卧式 图9-11各种水轮机吸出高疫定义 20212/24 西华大学方宋文武教授

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水轮机空蚀破坏的特征 (一)轴流式水轮机 这种水轮机会发生由于叶型空化、间隙空化 和空腔空化等引起的空蚀破坏,其中间隙空化造 成的空蚀比较突出,特别是叶片外缘与转轮室 以及叶片与转轮体的间隙附近,使转轮室、叶片 外缭、叶片法兰的下表面和转轮局部遭受破坏 其破坏区的示意图见9-12。转轮室的空蚀区主 要分布在叶片旋转轴线以下,有些水轮机在叶片 轴线以上也出现局部破坏,这与转轮室壁面不平 整度有关。图9-13是苏联伏尔加水电站转轮室 图9-12轴沅式水轮机的烹蚀硇坏区 及叶片的空蚀破坏示意图。 钻流式水轮机叶型空蚀通常发生在叶片背面靠近出水边及外缘,但有时在叶片正面 也出现破坏。我国已没入运行的轴流式水轮机的叶型破坏也相当严重。图9-14是几个 电站轴流式水轮机叶型空蚀部分示意图4,由调查资料可知,凡机组在超出力或大流量 憤况下运行时间过长空蚀破坏就比较严重工况正常,则空蚀破坏比较轻徽。 20212/24 西华大学宋文武教授

2021/2/24 西华大学 宋文武 教授 5 水轮机空蚀破坏的特征

g77 地斗从要斗这斗 叶片转轴线 00×300 390×和0 367 13.92 叶片工作面 叶片背面 150x100 画红破坏深度达mD达mm鹦达5m■达狲m 20212/24 图9-1%苏联伏尔加水电站转貌室及叶片的空蚀破坏

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娜不颈钢拔 出 进水 03电站边水飞 进水边 0电站 02电站 05电站 电帖 焊不奶钢 0电站 般空区 严空烛区 01电蛤 图9-14我国轴流式水轮机叶片空蝕部位示意 20212/24 西华大学宋文武教授

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出水边 正而 H∴.1m汽蚀区 脱速 及麻点[嘛 蜂窝 (a H=3m时汽蚀区 8 出水边 0 背面 (c) 郾) 图514轴流泵叶汽蚀范围 20212/24 a)叶片正面汽蚀区,(b)、(c)叶片背面汽蚀区

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(二)混流式水轮机 混流式水轮机的空蚀破坏主要是由叶型空化所引起,主要发生在叶片背面。其破 坏部位如图9-15所示 图9-16为苏联第聂伯水电站混流式水轮机转轮空蚀部位示意图。该电站平均运行 水头为355m;平均吸出高度为23my额定出力为7,5万kW 苏联布拉茨克水电站水轮机的K。=12~1,6,但叶型空蚀破坏仍祖当严重。 上冠 叶片 下环 8 A区:在叶片背靠近出水边的下半都; B区在背面掌下环处心区轮下环内 D区叶片背画拿上冠处;转轮上置下表面 20212/24 图915混流式水轮机空蚀部位示意图

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1 Cr I8Ni9T o 300 9 出水边穿进碳钚 20212/24 西华大学宋文武一教授 10 图9-16苏联第伯水电站混流式水轮机转轮空蚀破坏示意图

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