水工建筑物过流部件抗磨蚀修复应用技术
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水工建筑物过流部件抗磨蚀修复应用技术. 黄河水利委员会 基本建设工程质量检测中心. 二〇一二年九月. 2014/9/11. 汇报内容. 水工结构抗磨防护的必要性. 1. 水电领域磨蚀现状. 2. 抗磨蚀防护技术分析. 3. 案例分析. 4. 精品推介. 5. 成果简介. 6. 结论及建议. 7. 一、水工结构抗磨防护的必要性. 水电是利用水的势能发电而获得的可直接使用的能源,它既是绿色的能源,又是可再生的能源。因此,水电可以源源不断地提供清洁优质的电能,满足全社会日益增长的用电需求,为国民经济发展和社会进步作出了巨大贡献。

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水工建筑物过流部件抗磨蚀修复应用技术

黄河水利委员会

基本建设工程质量检测中心

二〇一二年九月

2014/9/11


汇报内容

水工结构抗磨防护的必要性

1

水电领域磨蚀现状

2

抗磨蚀防护技术分析

3

案例分析

4

精品推介

5

成果简介

6

结论及建议

7


一、水工结构抗磨防护的必要性

水电是利用水的势能发电而获得的可直接使用的能源,它既是绿色的能源,又是可再生的能源。因此,水电可以源源不断地提供清洁优质的电能,满足全社会日益增长的用电需求,为国民经济发展和社会进步作出了巨大贡献。

水电运行过程中,由于含沙(或其它杂质)水流的冲击和磨蚀,水工泄水建筑物和水电机组过流部件不可避免的存在磨蚀现象。这种破坏很容易造成水工结构的不稳定,影响水工建筑物的正常运行,甚至造成安全隐患。水机磨蚀破坏的主要危害表现在机组运行效率降低、检修周期缩短、检修工作量增加、检修成本高、生产不安全。

2014/9/11


一、水工结构抗磨防护的必要性

采用性能优异的抗磨蚀防护技术,对水工建筑物及水电机组的过流部件进行抗磨蚀防护后,一方面降低了水电厂的生产运营成本;更重要的是可维持水电厂持续的高效率发电。因此抗磨蚀技术的推广应用可间接的促进节能减排,减轻环境污染。


二、水电领域磨蚀现状

我国南方水电站多数为清水发电,水电机组过流部件磨蚀相对较轻,汽蚀是其水电机组的磨蚀破坏的主要原因;黄河是世界公认含沙量最多的河流之一,因此黄河流域上的水电站过流部件磨蚀相当严重;新疆地区由于水流含有大量的沙石、杂物等,其水电站磨蚀普遍也是很严重。

黄河青铜峡水电厂叶轮

新疆红山嘴电厂蜗壳及导叶

新疆红山嘴电厂叶轮

黄河龙口电站环形压力墙


泥沙、

石块

复合树脂

金刚砂技术

硬抗

对水工结构造成

磨损破坏

水工结构

所泄流体

汽泡

改性聚氨酯技术

软抗

对水工结构造成

汽蚀破坏

三、抗磨蚀防护技术分析

水工结构或水机过流部件失效的主要外在因素,是含有推移质的流体对其造成的严重磨蚀。一般情况下,水工结构磨蚀破坏的原因主要有两种情况:磨损和汽蚀。


材料性能分析

粘结强度

材料性能

撕裂强度

硬度

三、抗磨蚀防护技术分析

一般情况下,抗磨蚀材料的性能主要包括:粘接强度;撕裂强度;硬度等。

粘结强度是抗磨材料和母材之间的作用力,包括机械嵌合和物力吸附两种力。

1.机械嵌合 一般情况下,金属(水电机组过流部件)表面都有一定的粗糙度及凹凸不平,呈现特殊的蜂窝状结构。树脂渗入这些细微结构中,固化形成树脂突与金属表面的凹凸部位相互交合获得微机械嵌合力。目前认为,这是形成母体与树脂粘接的主要作用力。平常使用的粘扣(鞋带)的原理与之基本一样。2.物理吸附 极性的粘接剂分子可与金属分子间产生分子间作用力,包括氢键力和范德华力,从而形成物理吸附力。

撕裂强度和硬度指的是材料本身的特性。是体现材料抗磨蚀性能的重要参数。


案例分析

四、案例分析

由我院研发的抗磨蚀技术已在黄河流域、新疆、甘肃等地区得以推广应用。实际应用结果表明,其效果十分理想。下面以黄河龙口水电站和新疆乌鲁瓦提水电站为例做一简单介绍。


黄河龙口水电站

案例分析

4.1 黄河龙口水电厂抗磨项目

黄河龙口水电厂简介


案例分析

专家现场调研

龙口电厂领导、抗磨专家现场调研


案例分析

现场施工

导叶喷砂处理

设备运行守护


案例分析

现场施工

导叶预加温


案例分析

现场施工

配料


案例分析

现场施工

导叶抗磨蚀施工


案例分析

现场施工

抗磨蚀防护施工后


案例分析

现场施工

环形压力墙预加热


案例分析

现场施工

环形压力墙抗磨蚀防护施工


案例分析

抗磨项目相关数据


案例分析

4.2 新疆乌鲁瓦提水电厂抗磨项目

乌鲁瓦提水电厂简介

乌鲁瓦提电厂位于昆仑山北麓喀拉喀什河上游山口处、新疆和田县境内,是和田河西支流——喀拉喀什河流域的控制性骨干工程,电站装机容量6万kW。工程具有灌溉、发电、防洪、供水、生态保护等综合利用效益。


案例分析

导叶抗磨蚀防护

导叶抗磨施工后


案例分析

尾水管抗磨蚀防护

尾水管位于机组叶轮的下方,结构采用普通碳钢,其直径约2.6m,高度约1.5米。尾水管中心装有“十字”消气架,主要作用是减小尾水中大量的气体对尾水管侧壁的汽蚀。

尾水管的抗磨蚀防护采用复合树脂金刚砂浆材料,厚度约为10mm;“十字”消气架上同样刷涂复合树脂金刚砂材料,厚度约为6mm。


案例分析

抗磨项目相关数据


案例分析

4.3 抗磨配方

现场施工采用的抗磨蚀技术配方,如下所示:

改性聚氨酯技术:

聚氨酯:MOCA:助剂=100:11:7

复合树脂金刚砂技术:

环氧树脂:金刚砂: 651:助剂 =100:700:40:35


提高3倍以上

水电机组

抗磨蚀性能:

可减少机组

大修工作量:

减少5%以上

案例分析

4.4 抗磨效益图


案例分析

4.5 应用证明


五、精品推介

1、刚塑复合改性聚氨酯抗磨板

刚塑复合改性聚氨酯抗磨板是水轮机,特别是在多泥沙河流上运行的水轮机较理想的新型高抗磨蚀零件。

钢塑复合改性聚氨酯抗磨板是以钢板为骨架,通过一定的工艺,采用改性聚氨酯弹性体复合而成的、具有较强的抗磨蚀性能的抗磨板。

该板具有如下特点:

●卓越的抗磨抗汽蚀性能

●优良的耐老化、耐水性

●不变形

●整体性强


五、精品推介

聚氨酯抗磨样板制做示意图


五、精品推介

2、水轮机导叶密封条

聚氨酯弹性体卓越的抗磨蚀性能,优良的耐水性能及良好的回弹、延伸性能,使其具有了制做水轮机导叶密封条的可能。

此类密封条具有如下特点:

●良好的抗空蚀性能

●良好的抗磨蚀性能

●良好的密封性能

可根据具体情况制成各种规格、性能及各种形式的密封条

●拆卸容易、安装方便


五、精品推介

3、其它应用

转轮



七、结论及建议

研究水利工程附属结构磨蚀的目的在于控制其磨蚀,延长其使用寿命。经实践检验:水利工程过流结构经过防磨蚀处理后,具有优良的抗磨蚀效果。为多泥沙河流上运行的水利工程结构抗磨蚀防护提供了较理想的参考方案。



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