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SL／T 814-2021 水轮机过流部件磨损试验方法.pdf

SL/T8142021

件布置同一种试验材料，测量磨损量时宜取两者的平均值

5. 2. 4 磨损深度测量

磨损深度测量方法如下： a）试验前，应先将试件编号，然后用酒精或类似物质清洗去除试件表面油污和杂物。 b）磨损量宜采用轮廊仪测量，也可采用数字式千分表测量。 c）当采用数字式千分表测量时，宜采用下列方法测量： 1）试件按6块扇形试件布置时，对应的圆弧角度为60° 2）设定测量半径与测点。以试件边缝为起点，在试件外缘弧线上沿水流流动方向旋转45°的 半径线为第一块试件测量半径，再依次旋转60°，其半径线为其他试件的测量半径。在测 量半径上，半径范围2570mm为不磨损基准段，从半径30~65mm设8个测点，测点间 距为5mm。半径范围70~180mm为磨损段，共设14个测点，测点半径值分别为75mm 85mm、95mm、105mm、115mm、125mm、 135mm、145mm、150mm、155mm 160mm、165mm、170mm、175mm。测量半径及测点布置示意图如图3所示

GB/T 34775-2017 农药水分散粒剂流动性测定方法图3测量半径及测点布置示意图

d）每组试验宜测量3次，试验前测1次，即测量零点，在试验中及试验后各测1次。后两次测 量值与前次测量值之差即为前后两个时段的磨损量。必要时可对两个时段磨损量对比分析。 图4是实测结果的一个示例，图中H1、H2、H3分别是试验前、中、后的测量值。 e）宜对试验前后圆盘试件拍照记录。

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5.3旋转喷射磨损试验

旋转喷射磨损试验装置系统示意图如 的布置方式可与圆盘垂直或成一定角度。 喷嘴为垂直布置的试验段见图6，旋转圆盘由18块梯形试 件沿分布圆拼接而组成圆环面，含沙水流从对称的4个喷嘴射向试件，造成试件表面磨损破坏。

5.3.2试验装置参数

试验装置参数宜接下列条件选定： a）喷嘴对圆盘上试件的作用点分布圆直径：300～360mm。 b）圆盘转速：2500~4000r/min。

试验装置参数宣接下列条件选定： a）喷嘴对圆盘上试件的作用点分布圆直径：300～360mm。 b）圆盘转速：2500~4000r/min。

5旋转喷射磨损试验装置系统示意图

转喷射磨损试验装置系

c）喷嘴数量：24个，喷嘴直径：3mm。

5.3.3试件布置方式

图6旋转喷射试验转盘室示意图

试件布置方式宜采用镶嵌方式， 采用若干块梯形试件镶嵌在圆盘上组成圆环面，含沙水流从对 4个喷嘴沿圆环面中心线射向试件

5.3. 4失重法测量

失重法测量方法如下： a）试验前，应先将试件编号，然后用酒精或类似物质清洗去除试件表面油污和杂物，用烘箱 100℃烘干0.5h，用分析天平称重，精度0.1mg。 b）宜将试件按设定位置装于圆盘上试验，试验结束后拆下试件，并用酒精或类似物质清洗试件 表面，用烘箱100℃烘干0.5h，用分析天平称重，精度0.1mg。 C）宜对试验前后梯形试件拍照记录

4.1试验时间应根据试件磨损测量要求、材料抗磨性能、试验方法与试验条件等确定。 4.2试验时段应根据试验水流速度、泥沙粒径、泥沙硬度等磨损试验条件确定。试验时段宜 8h。相同试验方法试验时段应保持一致。

5.4.3试验水流速度确定原则如下：

试验水流速度确定原则如下： ）圆盘式磨损试验水流速度主要由圆盘旋转速度确定。水轮机磨损定量分析时可将各测点圆 速度按经验公式（1）换算成各测点水流速度： W=(0.820.94)U ...

a）圆盘式磨损试验水流速度主要由圆盘旋转速度确定。水轮机磨损定量分析时可将各测点圆周 速度按经验公式（1）换算成各测点水流速度：

W=(0.82~0.94)U

5.4.4含沙量测量方法如下

在试验过程中应定时取水样，可采用过滤法、烘干法或置换法进行测量。测量步骤应按 GB/T50159的规定执行。

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b）过滤法计算含沙量时，应采用标准量筒取水样并测量其体积和质量，分别按公式（2）～公 式（4）计算水样的浑水密度、体积浓度和含沙量

1: d=(pd)/）

d 1m d=(pd,)/

式中： d,一某一粒径组的平均粒径，mm； dmx某一粒径组泥沙上限粒径值，mm； dmin某一粒径组泥沙下限粒径值，mm； d平均粒径，mm; △力：一某一粒径组泥沙在全部沙样中所占重量百分比。 5.4.6其他测量参数应包括试验转速、流量、压力、温度及水位计等。试验转速与流量应分别采用 电子计数仪与电磁流量计测量，压力、温度及水位计等应采用常用仪表测量。

6.1.1.1磨损试验结果可用磨损深度、磨损率或单位磨损率表示

6.1.1.2磨损深度可按公式（7）计算：

6.1.1.3磨损率可按公式（8）计算

6.1.1.4单位磨损率可按公式（9）计算

式中： Es—单位磨损率，mm/h。

图9不同材料磨损率与圆周速度的关系

b）采用不同泥沙级配试验时，可得到粒径相对磨损系数（K。）与泥沙中值粒径（d5o）的关系， 如图10所示。 c）采用不同含沙量试验时，可得到磨损量与含沙量的关系。 6.1.2.2旋转喷射磨损试验可根据试验需求，得到下列试验结果： a）采用1组或多组同类试验，可得到不同材料磨损量对比关系及抗磨性相对强弱关系。 b）当需求的试验速度较高时，可采用多组不同速度点试验，得到磨损量与速度的关系，并可与 圆盘式磨损试验成果进行衔接处理与分析，用于冲击式水轮机、抽水蓄能机组等的磨损问题 研究。

0Cr13Ni5Mo的粒径相对磨损系数与泥沙中值粒

6.1.3.1磨损预估的内 家数衣 并针对不同机型主要磨损部位估算电站不同运行年限内的年磨损量，以此根据经验判别水轮机主要磨 损部位可能遭受的磨损程度，或与水轮机磨损的保证值做比较。反击式水轮机磨损保证值宜按照 GB/T29403的规定执行。 6.1.3.2过机泥沙磨损能力估算宜采用中值粒径加权平均法。过机泥沙的粒径相对磨损系数可按公

Z(C,K 2c Zc, =C;

K。电站不同运行年限过机泥沙的粒径相对磨损系数； 一一电站不同运行年限序号； j一过机泥沙的分级粒径组序号； C，一分级粒径组的泥沙含量，kg/m； K———分级粒径组的泥沙相对磨损系数，K；可根据分级粒径组的粒径d，从图8中直接查得， 或者依据图8中的关系曲线对应的计算公式计算获得； C；电站不同运行年限过机泥沙含量，kg/m。 3.3主要磨损部位及特征流速确定方法如下

a）不同机型主要磨损部位可按表1确定

机不同机型的主要磨损

b）主要磨损部位的特征流速可根据制造商的初步计算成果、相近水头段或比转速的其他电站相 关资料确定，也可按表2进行简化计算

主要磨损部位特征流速！

.3.4主要磨损部位的磨损量估算应根据水库各个运行年限的过机含沙量及颗粒级配、主要磨 立特征流速确定，可采用公式（1）或公式（7）和公式（8）估算。磨损量估算可参照附录B。

.1不同材料对比试验中，基准材料宜采用常用材料，可选用0Cr13Ni5Mo不锈钢。不同材料 磨倍数按公式（12）计算

式中： e;—某材料抗磨倍数； i—材料序号，如试验材料为6种，则i=2，3，，6； H,一基准材料磨损量； H,一某材料磨损量。 6.2.2当试验方法不同或试验条件与原型水力机械有差异时，材料抗磨倍数可比性不宜简单比较 应根据具体问题分析确定。 6.2.3工程应用磨损预估时，可根据磨损量估算结果及其他影响磨损因素，分析确定该工程水轮机 的磨损程度。宜按照GB/T29403的规定对磨损程度做出较明确的定性判断，例如可将磨损程度定性 为轻微、中等和严重，并据此采取恰当而经济合理的抗磨措施。

河流泥沙常见矿物种类及硬度见表A.1

附录A （资料性） 河流泥沙常见矿物种类及硬度

表A.1河流泥沙常见矿物种类及硬度

工程为某河流上兴建的大型水电工程。电站装机18×700MW混流式水轮发电机组，额定水头 86m，电站水库总库容126.7亿m°。根据建设方提供的电站泥沙资料，建库后前50年的汛期（6 9月）过机含沙量为0.46～0.79kg/m。由于该电站机组具有容量大、参数高、流速高等特点，出于 对电站投产后机组运行安全的考虑，应进行机组磨损问题调研和磨损预估研究，以便采取恰当而经济 合理的抗磨措施。

机组主要参数见表B.1。

表B.1机组主要参数

电站坝址处原有河道多年平均含沙量1.72kg/m，多年汛期平均含沙量2.43kg/m"，电站建库后 水库每运行10年的汛期（6一9月）平均过机含沙量及颗粒级配见表B.2，莫氏硬度大于5的过机泥 沙含量约为51%

B.4试验方法与试验结果分析

B.4.1试验方法：圆盘式磨损试验。 B.4.2试验材料：0Cr13Ni5Mo、0Cr16Ni5Mo及改性超高分子量聚乙烯材料。 B.4.3试验用沙：取自电站坝址下游附近，经筛分成3种级配泥沙，泥沙粒径范围分别为：d< 0.03mm、0.03mm

B.4.4试验结果分析

B.5建库后泥沙磨损能力估算

根据试验得到的磨损与粒径关系式（B.1）和表B.2QMGY 0001S-2015 昆明市西山区玫瑰园食品厂 滇式月饼，采用加权平均法对建库后汛期平均过机泥 沙的磨损能力进行估算。各运行年限汛期过机泥沙相对磨损系数估算结果见表B.3。

表B.3各运行年限汛期过机泥沙相对磨损系数估算结果

主要磨损部位的磨损量估

B.6.1主要磨损部位：导叶、转轮叶片出

1主要磨损部位：导叶、转轮叶片出口。

B.6.2主要磨损部位的特征流速

GB/T 27583-2011 光学功能薄膜 反射眩光性能测试方法B.6.2主要磨损部位的特征流速！

a）导叶：34m/s。 b）转轮叶片出口：41.4m/s。 B.6.3利用B.4.4中试验得到的磨损关系式（B.2)、表B.2、表B.3及特征流速值进行计算，各运 行年限导叶与转轮叶片出口的磨损量估算结果见表B.4。 3.6.4根据表B.4磨损量估算结果及考虑其他影响磨损的因素，可判断该机组的磨损程度为中等偏 严重，应在水轮机设计、制造、安装、运行、维护与检修等各个环节采取综合防护措施。

表B.4各运行年限导叶与转轮叶片出口的磨损量估算结果