杨晓莉
山东龙跃兴设计集团有限公司 山东济南 250000
摘要：我国水电行业不断发展中，一直困扰这水轮机正常运行的一个问题就是冲蚀磨损问题，并也因此产生了涵盖噪声在内的其他相关问题，随着水力机械抗磨技术的诞生，有效的将这些问题进行了解决。鉴于此，文章详细论述了水利机械抗磨技术的应用和发展，旨在可以为行业人士提供有价值的参考和借鉴，进而更好的为行业的稳定健康发展助力。
关键词：水利机械；抗磨蚀技术；应用；发展
前言：据有关统计，我国每一年由于水利机械磨损而带来的过流部件的严重磨损，会使维修维护费用超过数十亿元，所以，本文，简单论述了水力机械抗磨蚀技术，不但可以让人们更加深入的认识与了解此技术，同时也可为行业人士提供一定的参考和启示。此外，还能够为水利机械抗磨蚀技术的具体应用提供相应的实践指导，从而使此项技术未来的发展拥有明确的方向。
1水力机械抗磨蚀技术基本原理
在水力作用的冲击下，材料表面同沙粒持续摩擦，进而出现一些冲击擦划或切屑以及疲劳损坏等问题，这样的过程可称之为冲蚀磨损。水流强度、含沙量和泥沙粒径将在不同程度上影响着水力机械的冲蚀磨损程度，水利机械冲蚀磨损不同与空蚀，它仅对材料或零件表面有一定的皮怀度，不会直接影响机械内部的具体性能，但是，其一，水力机械的空蚀将导致基体上材料脱落，机械材料遭受到严重的损坏。其二，它也会使机械的内部性能受到直接影响。为此，通过杨控制含沙量，可实现过流部件水力特性及材料表面特性的进一步优化，在很大程度上能够有效提高水力机械抗磨蚀效果的提升。
2水力机械抗磨蚀技术的具体应用
2.1工程概况
想要更得的证明对水力机械抗磨技术的应用，本文将某水电站作为案例加以分析，此水电站项目的核心任务就是发电，坝址控制汇水面积超过10万km2，年平均流量高于900 m3/s，水库总库容高于5000万m3。基于正常状况下，水库有3400m的蓄水位，其库容为0.55亿m3，调节库容量是0.11亿m3。电站有660MW的装机容量，年平均发电量有30亿kW·h，此水电站的发电机组平面的示意图为下图1所示。
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2.2应用措施
2.2.1水利枢纽布设
通过分析水利机械抗磨蚀原理，我们可知，通过对水电站工程中过机泥沙量的有效控制，可以最大程度避免粗大颗粒泥沙过机，这样的方式可有效实现水力机械抗磨蚀效果的提高。所以，这个水电站工程，没有开展浑水发电时，依靠洪水和适当降低水库水位，让坝段附近的水库冲出近5000万m3，相应水位有将近300m的调沙库容。根据坝前具体的地形，通过蓄清排浑的的方式，对坝前的流速进行合理控制，与相应的水工建筑物相匹配，如沉淀池和沙障，以尽量减少通过机器的泥沙量，从而有效地提高了液压机械的抗磨蚀性。
2.2.2优选机组参数
这个水电站工程中有效应用了水利机械抗磨蚀技术，同时应用了最优的机组参数，以此更好的确保水电机组的运行状况始终最佳，从而防止由于水流流态的大频率波动变化而出现空腔汽蚀，进而让机组设备出现严重的磨损，严格参照国家有关规定和要求，本电站水轮机机组最终选用参数见表1。
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2.2.3优化部件结构
通过对水流机械过流部件结构的科学合理设计，结合具体实况，防止出现旋涡与脱流的状况，进而更好的提高了水力机械抗磨蚀能力。
如，学者李燕、李志红等（2015）在研究中指出，优化改进了转轮叶片出水口连接下环的位置，使二者的连接更加顺畅，它能有效地加快流速，抑制加速突变或回流等状况，进而极大提高水力性能，以免发生局部汽蚀，它在优化转轮的耐磨性，转轮使用寿命的延长方面发挥着关键作用。这个水电站工程的工作人员应立足叶轮结构实际特点，把导轮设置在进口对应位置处，通过导向轮的直接作用，流体可有效防止大量固体颗粒同时积聚在叶轮叶片上，进而导致叶片出现严重的磨损，图2显示了加装导轮的叶轮的平面结构。
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此外，这个水电站工作人员也应用了射流调节技术，即在叶轮后盖板处添加射流，使其同水能够混合，射流混合流的速度和方向偏离叶轮后盖板，大大降低了叶轮后盖板磨损的可能性。在射流的作用下，在叶片表面会有自然旋涡出现，形成带气垫的分离边界层，这样可以实现叶片的抗磨蚀能力的有效提高。
3水力机械抗磨蚀技术未来发展
3.1水力机械抗磨蚀材料创新
今天，在水电站等各种水利工程中，工作人员灵活运用水力机械的抗磨技术，可保证水利机械长期稳定、安全运行，可实现磨损问题出现概率的降低。其不但有助于全面优化水力机械的使用性能，而且对扩大水利工程的经济规模和社会效益规模等具有重要作用。
未来，水力机械的抗磨蚀技术也能够生产出更多高性能的基础材料，从而有效提高水力机械的耐磨性。
如，初期会对高硬度大含铜钛管以及主打抗磨蚀疲劳的奥氏体不锈钢进行有效应用，然后马氏体不锈钢与低碳ZG006Cr16Ni5Mo材料等无缝焊接后，此类新材料相比于之前早期应用的含铜钛管等水力机械基体材料，有更好的柔韧性和更好的硬度，且质量均匀。
未来，我国将继续加强水力机械抗磨蚀材料的创新研发，为此将出现结构紧凑、晶粒细小、密性高、抗拉强度高、疲劳极限高的综合抗磨材料，其能够有效应用在不同的水力机械中，以更好地满足多样化的抗磨要求。
3.2诞生多样化全新工艺技术
现如今，我国社会经济与科技飞速发展，水力机械抗磨蚀技术也获得不断发展，在此背景下，其技术手段更加多样化，也诞生了许多新的技术与工艺，如，金属焊条堆焊技术在当前水力机械抗磨蚀领域中得到了广泛的应用，此项工艺技术能够更好的确保堆焊层有很高的硬度，可以实现水力机械抗泥沙磨损性能的提升，加之其操作简单，成本低，所以，被广泛的应用在水电站等很多水利工程中。
目前，金属焊条堆焊技术主要有高锰奥氏体不锈钢焊条、低碳马氏体不锈钢焊条、高铬铸铁焊条等，但是，值得我们注意的问题为，金属焊条堆焊技术，虽然能够让焊接层和液压机械基体形成完整的且强度高的冶金组合，然而，却有更大的稀释率，且焊接层厚度均匀性不佳，尽管应用了金属焊条堆焊技术有效处理汽轮机叶片，但也很快会在焊点周围出现新的空蚀破坏，所以，在将来还应不断优化改善此项工艺技术，搭配性能优良的焊条材料，可以从本质上避免水利机械过流部件不被浆体冲蚀磨损。
如今，产生了一类全新的水力机械抗磨蚀技术，即高速火焰喷涂技术，其基体材料采用的是1Cr18Ni9Ti不锈钢基体，并立足于此，制备Cr3C2/NiCr涂层，涂层即便在含沙量超出40kg/m3的水中，其硬度也很高，可充分确保水利机械抗气蚀性的提升。在未来，随着科技日新月异发展，相信我国会诞生更多高耐磨性、成本低且操作简单的新工艺技术，进而能够充分确保水力机械设备稳定、长久运行。
结束语：
总体而言，水利机械抗磨蚀技术在水电工程中的有效应用，有助于更好降低冲蚀对水力机械过流部件的磨损，对提高零部件及相关设备的使用性能，延长其使用寿命有积极的影响。为此，相关人员需要根据工程具体实际，科学选择水力机械抗磨蚀技术，并且抢哈创新基体材料与工艺技术，以此将此技术的作用重分发挥出来，更好的促进水力机械抗磨蚀技术的稳定、健康向前发展。
参考文献：
[1]王波.水力机械常用材料磨蚀特性实验研究[D].西安理工大学，2017.
[2]李志红，李燕，彭超.水力机械抗磨蚀技术的应用与发展[J].中国农村水利水电，2015（03）：174-176.
[3]李志红，梁兴.水力机械抗磨蚀涂层关键技术的研究[J].中国农村水利水电，2012（04）：113-114+117.