《流体机械原理及结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）水力机械空蚀及其研究方法

讲座一 水力机械空蚀及其研究方法

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。 1.无空化区:σ大于初生空化数,此时水轮机的能量特性不发生变化。 2.空化发展区:σ<σ;后,水屮空泡增多,空化现象也从周期性不稳定出现变 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,水轮机 !划 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 空化剧烈区空化发展区无空化区空化数a 由于转轮与工况不同,能量特性曲线 9-7空化对水轮机能景特性的影响 与q的关系多种多样。图9-8所示为 常见的几种曲线形式。国际电工委员会规定,可以用效率开始变化点σ、也可以用效

水力机械空蚀发展的阶段

效率线的交点。作为临界点,还可以取其它特征点,佣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a。以外,实际上已不能代表性开始 变化点了 15 Cas/33 ■sf2v4sfI￠ 图9-8常见的几种能量特性曲级

各种类型水轮机吸出高度的定义如图9-11所示。 a)转桨式 (b)斜流式 c)流式 (d)卧式 图9-11各种水轮机吸出高度定义

水轮机空蚀破坏的特征 )轴流式水轮机 这种水轮机会发生由寸叶型空化、问隙空化 和空空化等引起的空蚀破坏,其中河隙空化造 成的空蚀比较突出,特别是叶片外绿与转轮室、 以及叶片与转轮体的间隙附近,使转轮室、叶片 外缘、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蚰流式水轮机的空蚀破乐区 及叶片的空蚀破坏示意图。 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,由调查资料可知,凡机组在超出力或大流量 情况下运行时间过长空蚀破坏就比较严重;工况正常,则空蚀破坏比敦轻徽

水轮机空蚀破坏的特征

g77 2 叶片转轴线 340X2509∷ 390×和0 vl367 13.92 叶片工作面 叶片背面 15S0x100 j破坏深度达2mm达mm达Sm ■达翻mm 图9-13苏联伏尔加水电站转轮室及叶片的空蚀破坏

恸焊不砺钢被 出 进 进 03电边水 水 边 0电站 02电站 05电站 0电站 储娜不钢板 0电站 空区 少严空烛区 01电鲐 图9-14我国轴流式水轮机叶片空蝕部位示盦

出水边 _正而 1m汽蚀区 脱速 及麻点麻 蜂窝 H = 3m (a) 时汽蚀区 出水边 背面 (b) 图514轴流泵叶面汽蚀范围 (a)叶片正面汽蚀区,(b)、(c)叶片背面汽蚀区

(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,主要发生在叶片背湎。其破 坏部位如图9-15所示。 图9-16为苏联第亚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2.3m;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黛。 上冠 叶片 下环 A区:在叶片背面靠近出水边的下半部; B区在背面靠下环处亡C区轮下环内侧国 D区叶片育面靠上冠处;E〖:转轮上冠下表面 图9-15混流式水轮机空蚀部位示意图

1 Cr18Ni9Ti r 130 23 出水边穿透孩坏 图9-16苏联第强伯水电站混流式水轮机转轮空蚀破坏示意图