TS2111修補(bǔ)劑在察爾森水電站3#水輪機(jī)導(dǎo)葉抗氣蝕中的應(yīng)用

張曉 滕忠雪

摘要：由于察爾森3#水輪機(jī)組導(dǎo)葉常年漏水嚴(yán)重，每次春檢只能維持正常運(yùn)行，此次通過(guò)察爾森增效擴(kuò)容改造應(yīng)徹底解決漏水問(wèn)題，我單位總承包此次技改，對(duì)處理導(dǎo)葉漏水，根據(jù)導(dǎo)葉損壞程度，一般傳統(tǒng)工藝需補(bǔ)焊、拆除加工，工藝復(fù)雜，費(fèi)用高，氣蝕嚴(yán)重甚至全部更換，此次拆除3#水輪機(jī)設(shè)備發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉銹蝕、氣蝕嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)導(dǎo)葉；氣蝕；修補(bǔ)劑

一、技術(shù)創(chuàng)新的整體思路

機(jī)電安裝項(xiàng)目部一直以來(lái)全面貫徹和響應(yīng)公司技術(shù)創(chuàng)新的指示精神，努力推進(jìn)企業(yè)科技進(jìn)步和增強(qiáng)公司自主創(chuàng)新能力，建立企業(yè)持續(xù)發(fā)展的科技創(chuàng)新、科技進(jìn)步長(zhǎng)效機(jī)制，不斷總結(jié)技術(shù)創(chuàng)新工作經(jīng)驗(yàn)，努力推動(dòng)公司科技創(chuàng)新并大力推動(dòng)科技成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)換，項(xiàng)目部管理人員根據(jù)調(diào)研各方廠家、能否采用新材料、新技術(shù)更改老傳統(tǒng)工藝的想法，縮短工期、費(fèi)用低的原則，得到了北京天山新材料技術(shù)有限公司的積極配合。

二、技術(shù)創(chuàng)新的主要過(guò)程

水輪機(jī)導(dǎo)葉是水輪發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要部件，在機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，導(dǎo)葉表面會(huì)產(chǎn)生氣蝕，這將嚴(yán)重地影響導(dǎo)葉自身性能和運(yùn)行工況，如不及時(shí)地采取補(bǔ)救和保護(hù)措施，將會(huì)加劇導(dǎo)葉的損壞，甚至報(bào)廢，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)不能正常停機(jī)。通過(guò)機(jī)電安裝項(xiàng)目部大量收集材料、學(xué)習(xí)各地導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪應(yīng)用實(shí)例、北京天山新材料技術(shù)有限公司積極配合的情況下探索性的研究出一種新工藝來(lái)取代傳統(tǒng)工藝那種大拆、大卸的復(fù)雜過(guò)程。采用TS2111修補(bǔ)劑代替老工藝。

三、技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)計(jì)算和成果

1 導(dǎo)葉氣蝕部位及損壞值

（1）導(dǎo)葉氣蝕部位。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)葉上的翼型氣蝕比較嚴(yán)重，呈蜂窩狀，主要位于背面且靠近進(jìn)水邊處。導(dǎo)葉其它部位也遭受不同程度的氣蝕侵害。

（2）損壞值測(cè)量、計(jì)算，察爾森水電站3#導(dǎo)葉實(shí)際損壞值見(jiàn)表；

2 TS2111修補(bǔ)劑探索性應(yīng)用

（1）一般規(guī)程規(guī)定，水輪發(fā)電機(jī)組的大修周期為3-5年。但察爾森水電站通過(guò)技術(shù)改造，將3#、4#機(jī)組原巴氏合金推力瓦更換成彈性金屬塑料瓦后，如果機(jī)組不出現(xiàn)飛逸和特大過(guò)載沖擊，機(jī)組軸線不發(fā)生變化的情況下，會(huì)將大修周期延長(zhǎng)至8年以上，但是由于3#機(jī)導(dǎo)葉氣蝕和損壞程度，正處于氣蝕擴(kuò)散和惡化過(guò)程，繼續(xù)下去，導(dǎo)葉在1-2年就需大修，否則導(dǎo)葉就會(huì)報(bào)廢。

（2）目前對(duì)水輪機(jī)導(dǎo)葉氣蝕部位多采取將機(jī)組拆卸，導(dǎo)葉吊出后進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨，工藝要求嚴(yán)格而且工期長(zhǎng)，由于焊接工藝問(wèn)題還可能會(huì)造成導(dǎo)葉變形，嚴(yán)重的將使導(dǎo)葉無(wú)法使用，修補(bǔ)費(fèi)用較高。

（3）根據(jù)公司提供的資料（下圖），一種新型修補(bǔ)劑TS2111，可對(duì)鑄鋼件氣蝕磨損進(jìn)行修補(bǔ)，粘結(jié)強(qiáng)度較高，而且抗磨損，抗沖擊，抗腐蝕，常溫狀態(tài)修補(bǔ)固化2-3小時(shí)，在60-80℃下保持3-4小時(shí)，其工藝簡(jiǎn)便，工期短，費(fèi)用低。TS2111生產(chǎn)廠家進(jìn)行技術(shù)咨詢與合作，采用了TS2111對(duì)3#水輪機(jī)組導(dǎo)葉氣蝕部位進(jìn)行了探索性應(yīng)用.

3 工藝方法及注意事項(xiàng)

（1）表面處理。導(dǎo)葉氣蝕表面填涂TS2111前一定要經(jīng)嚴(yán)格處理，將氣蝕部位烘干，除銹，對(duì)氣蝕較嚴(yán)重、除銹艱難部位，應(yīng)使用高效除銹劑進(jìn)行處理，直到可見(jiàn)金屬光澤為止，然后進(jìn)行粗化、清洗，使待修表面不得有任何油污。

（2）混料。將TS2111本劑A和固化劑B按A；B（WT）=7；1或A；B（V）=5；1充分混合，使顏色完全一致，否則達(dá)不到理想涂層。

（3）涂敷。用專(zhuān)用刮板將混合好的修補(bǔ)劑涂于待修表面，可先涂少許，用刮板反復(fù)按壓，充分浸潤(rùn)后，再涂剩余修補(bǔ)劑，留出余量以便加工。對(duì)于不需涂敷表面，施工前可先涂脫模劑或粘膠帶。對(duì)面積大，凹陷較深的氣蝕部位分二甚至三次涂敷。

（4）涂覆表面處理。在修補(bǔ)劑未固化時(shí)，用手沾水或用濕布使表面平滑。當(dāng)修復(fù)層完全固化后，用細(xì)砂紙沾油打磨可提高表面光潔度。

（5） 固化。一般情況下，25℃時(shí)4h初硬，可進(jìn)行普通加工。之后用碘鎢燈，使其環(huán)境溫度達(dá)到60—80℃下保持3-4小時(shí)。24-48h可獲得理想圖層、可帶負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)。

四、技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)和難點(diǎn)

根據(jù)TS2111技術(shù)要求溫度需控制在60-80℃保持3-4小時(shí)，由于水輪機(jī)導(dǎo)葉安裝部位空間狹小，流動(dòng)風(fēng)速不可控，操作初期，普通加熱方法，修補(bǔ)劑達(dá)不到強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)，我項(xiàng)目部采取，噴燈加熱，碘鎢燈保溫法，進(jìn)出口閘門(mén)密封、測(cè)溫計(jì)平行測(cè)溫辦法，根據(jù)實(shí)測(cè)可達(dá)到修補(bǔ)劑要求溫度。

五、結(jié)論、存在的問(wèn)題和建議

（1）TS2111修補(bǔ)劑屬首次在水輪機(jī)導(dǎo)葉上進(jìn)行抗氣蝕應(yīng)用。通過(guò)2016年-2017年運(yùn)行驗(yàn)證，TS2111分子結(jié)構(gòu)能夠與導(dǎo)葉材料形成鏈?zhǔn)椒肿咏Y(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度較高，特別是它的抗水錘沖擊，抗磨損及抗電化、氧化腐蝕性能均高于導(dǎo)葉普通導(dǎo)葉制造材料。

（2）TS2111修補(bǔ)劑在察爾森水電站導(dǎo)葉抗氣蝕方面的成功使用，充分說(shuō)明新材料、新工藝完全可以取締傳統(tǒng)工藝那種大拆、大卸的復(fù)雜過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)可施工，工藝簡(jiǎn)單，工期只需4-5d，這樣可降低施工成本，提高發(fā)電產(chǎn)值。

（3）水輪機(jī)由于遭受氣蝕的傷害，其自身性能逐漸降低，運(yùn)行工況也將發(fā)生變化，氣蝕嚴(yán)重的導(dǎo)致機(jī)組不能正常停機(jī)。使用TS2111對(duì)氣蝕表面修補(bǔ)后，不但使原氣蝕表面得到了保護(hù)，還可以保持整個(gè)導(dǎo)葉完好的機(jī)械表面和幾何形狀，同時(shí)它的抗氣蝕性能也有很大程度的提高，從而延長(zhǎng)了導(dǎo)葉的使用壽命。

（4）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水輪發(fā)電機(jī)組的大修周期為3-5年，而多數(shù)情況下都是由于導(dǎo)葉出現(xiàn)嚴(yán)重氣蝕而導(dǎo)致機(jī)組大修。使用TS2111修補(bǔ)劑對(duì)導(dǎo)葉氣蝕部位修補(bǔ)后，會(huì)使大修周期延長(zhǎng)。

（作者單位：內(nèi)蒙古遼河工程局股份有限公司1

松遼水利委員會(huì)察爾森水庫(kù)管理局2）