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摘要：本文对水轮机汽蚀的原因进行分析，指出水轮机汽蚀的破坏作用，最后提出水轮机汽蚀的解决方案。
关键词：水轮机；汽蚀；原因
水轮机汽蚀的原因，主要与设计，制造，安装，使用因素有关。有的由某一因素主导作用，有的则是诸因素迭加造成的效果。对我水电厂HU10-WT-60 800KW水轮发电机组的水轮机汽蚀水况原因与分析。该机组于一九七八年报产，每运行半年拆机检，发现转轮有汽蚀，而且每次拆检日趋严重，每次拆检对发现汽蚀部分，进行焊补，打磨后投入运行。
一、水轮机汽蚀的原因
1、转轮有翼型，间隙汽蚀，叶片进状口多片缺损，叶片背面蜂窝面积大，上冠，尤其下环外径汽蚀伴随磨砂，尺寸缩小严重。
2、导叶内侧汽蚀严重，而外侧没有什么损坏，之所以这样，外侧经常处于高压液流没有汽蚀条件，内侧高速流，流经之地易成负压区，具有汽蚀条件。
3、底环的导叶套轴肩端面严重汽蚀起蜂窝状而顶盖的肩端面严重汽蚀，起蜂窝状而顶盖的导叶套则无此等状况，底环导叶套靠低压区近，轴肩与套间的间隙流速比顶盖的导叶套肩的间隙流速大的多，所以汽蚀严重。
4、顶盖的主轴建封盖固定螺丹磨损原因，每螺丹周有个半封闭的鱼鳞坑。
5、顶盖，低环的过流平面又不同程度汽蚀，底环的建宮因汽蚀也严重，局部起蜂窝。
6、顶盖的建宫因磨砂主轴建封盖与顶盖的缝隙磨穿漏水。
二、水轮机汽蚀的破坏作用
汽蚀主要是对金属材料表面的侵蚀，它包括机械、化学、电化三种作用，其中机械作用是主要的破坏作用。
（一）机械作用
当水流在水轮机流道中运动时，由于局部压力的降低，产生气化压力，造成水的汽化，产生气泡。这些气泡主要是由大量的空气和水蒸气混合而成，一旦其随着水流进入到压力高于汽化压力的区域，随着气泡外动水压力的增加，以及其内部水蒸气的迅速凝结造成压力下降，就会是气泡内部压力远远大于维持气泡现状的张力，导致气泡瞬间溃裂。此时在压差的作用下，产生的极大流速会产生巨大的冲击压力，这股压力在不断汇聚之后，便会对过流部件表面产生高速撞击。这种撞击具有高频脉冲的特点，它对过流部件表面极易造成材料破坏。
（二）化学作用
一旦出现汽蚀，气泡会增加金属材料表面的局部温度。这种高温主要是由于气泡在高压区被压缩释放的热量，同时也可能是由于其高速撞击过流部件所释放的热量。当气泡凝结，局部产生的瞬间气温可高达300℃以上。在这种高温、高压的工作作用下，气泡就会产生对技术材料的强烈氧化腐蚀作用。
（三）电化作用
由于汽蚀作用，局部受热材料与周围的低温材料会产生一个局部温差，产生热电偶，而材料中同时伴有微电流，引发热电效应，继而产生电化腐蚀，造成对技术材料表面的破坏，使其发暗毛糙，加速可机械侵蚀作用。机械破坏作为汽蚀破坏的主要部分，在其发生的同时，也会由于化学破坏与电化腐蚀加速其破坏过程。在汽蚀破坏作用的发生过程中，金属表面一般会出现暗淡光泽，毛糙部分会逐渐扩展成为针孔状麻点，其深度一般在1～2m之间。尔后经过进一步发展，金属表面则会出现深度为3mm至几十毫米的疏松海绵状 （蜂窝状）。一般汽蚀达到一定程度，水轮机叶片即出现穿孔破坏。
三、水轮机汽蚀的解决方案
（一）建议厂家制造商改进设计
面对如上述状况，我们作了分析，认为此机型正在运行了解其它水电厂同机型机组，普遍存在相同现象，排除设计制造方面是主导因素可能性，而从安装使用方面找原因，结果机组投产以来都是极低的负荷下运行，由于电站建设工况不配套长期低负荷运行产生的结果结症。并建议厂家制造商改进设计方面进行配合：
1、转轮叶片材料对翼型汽蚀极为重要，叶片的豆型块点是不锈钢焊补，叶片材料是绣钢，绣钢质量差 ，组织较松，不可见针孔甚多，对致成翼型汽蚀也起推波助澜的作用，2006年机组技改使用厂家改进型不锈钢转轮叶片与迷宫环，绣钢上冠下环组焊结构，获得较好的效果。
2、旋转水流对磨砂汽蚀也有影响，立足点首先是阻止旋转水流产生，办法是在转轮室加筋板，其次在转轮室锒不锈钢板，延缓和减轻磨损汽蚀程度。
3、 转轮室连接件不外露，主轴迷封盖的固定螺柱改为沉头螺钉，就清除螺柱周围的鳞坑。
（二）加强维护和修补
在我们三个梯形等级水电厂五台水轮机组常见汽蚀磨砂主要发生在导水机构和转轮，其维护和修补的方案是：
1、转轮
（1）翼型汽蚀主要是凿除蜂窝体，用不锈钢堆焊补损打磨成型，按理应用单片样板补位形状，而我们没有用样板检查，只看型面是否平顺，对于大块缺损则用锒块焊补以减少热变型。
（2）上冠下环迷宫环的间隙汽蚀则用锒环处理，即将迷宫环部位车小，锒上不锈钢环并以电焊加固后加工所要求尺寸，加工后的环厚度一般为4～5mm左右，环的配合一般为间隙0.1mm左右。为了环的牢靠，在环的圆周上加钻一定数量Φ6～Φ10孔以电焊与上冠下环补固。转轮翼型焊补迷宫锒套加工后，同样经静平衡检查。
2、导叶的汽蚀用焊补，并经打磨至所要求的形状。
3、顶盖底环的平面迷宫，因轻度汽蚀用补焊打磨到使用要求。汽蚀严重采用锒套，锒块处理其办法与转轮处理基本相同。唯锒的厚度偏厚，一般7～10mm。
4、关于阻止转轮室环流形成，则转轮内筋板，如果没有阻流措施的转轮，顶盖黑处经常不规则穿孔漏水，机组不能运行，如果有阻流设施的转轮室，则迷宫盖加筋板4条，破坏旋转水流，改善原来运行。近几年来，没有出现如此现象，效果是可佳的。
总之如上所述，我们认为水轮机转轮和通流部件。在合理的使用下能够提高抗汽蚀性能和设备的完好率。
参考文献
[1]钟山，汪克焱，夏勇，王志远.水泵叶轮室汽蚀原因分析及改造方案探讨[J]. 中国农村水利水电，2011（01）.
[2]李照，高磊. 混流式水轮机转轮汽蚀的预防[J].黑龙江水利科技.2007（05）.
[3]王华仁.水轮机过流部件的磨蚀与表面防护[J].东方电气评论，2008（04）.
关键词：水轮机；汽蚀；原因
水轮机汽蚀的原因，主要与设计，制造，安装，使用因素有关。有的由某一因素主导作用，有的则是诸因素迭加造成的效果。对我水电厂HU10-WT-60 800KW水轮发电机组的水轮机汽蚀水况原因与分析。该机组于一九七八年报产，每运行半年拆机检，发现转轮有汽蚀，而且每次拆检日趋严重，每次拆检对发现汽蚀部分，进行焊补，打磨后投入运行。
一、水轮机汽蚀的原因
1、转轮有翼型，间隙汽蚀，叶片进状口多片缺损，叶片背面蜂窝面积大，上冠，尤其下环外径汽蚀伴随磨砂，尺寸缩小严重。
2、导叶内侧汽蚀严重，而外侧没有什么损坏，之所以这样，外侧经常处于高压液流没有汽蚀条件，内侧高速流，流经之地易成负压区，具有汽蚀条件。
3、底环的导叶套轴肩端面严重汽蚀起蜂窝状而顶盖的肩端面严重汽蚀，起蜂窝状而顶盖的导叶套则无此等状况，底环导叶套靠低压区近，轴肩与套间的间隙流速比顶盖的导叶套肩的间隙流速大的多，所以汽蚀严重。
4、顶盖的主轴建封盖固定螺丹磨损原因，每螺丹周有个半封闭的鱼鳞坑。
5、顶盖，低环的过流平面又不同程度汽蚀，底环的建宮因汽蚀也严重，局部起蜂窝。
6、顶盖的建宫因磨砂主轴建封盖与顶盖的缝隙磨穿漏水。
二、水轮机汽蚀的破坏作用
汽蚀主要是对金属材料表面的侵蚀，它包括机械、化学、电化三种作用，其中机械作用是主要的破坏作用。
（一）机械作用
当水流在水轮机流道中运动时，由于局部压力的降低，产生气化压力，造成水的汽化，产生气泡。这些气泡主要是由大量的空气和水蒸气混合而成，一旦其随着水流进入到压力高于汽化压力的区域，随着气泡外动水压力的增加，以及其内部水蒸气的迅速凝结造成压力下降，就会是气泡内部压力远远大于维持气泡现状的张力，导致气泡瞬间溃裂。此时在压差的作用下，产生的极大流速会产生巨大的冲击压力，这股压力在不断汇聚之后，便会对过流部件表面产生高速撞击。这种撞击具有高频脉冲的特点，它对过流部件表面极易造成材料破坏。
（二）化学作用
一旦出现汽蚀，气泡会增加金属材料表面的局部温度。这种高温主要是由于气泡在高压区被压缩释放的热量，同时也可能是由于其高速撞击过流部件所释放的热量。当气泡凝结，局部产生的瞬间气温可高达300℃以上。在这种高温、高压的工作作用下，气泡就会产生对技术材料的强烈氧化腐蚀作用。
（三）电化作用
由于汽蚀作用，局部受热材料与周围的低温材料会产生一个局部温差，产生热电偶，而材料中同时伴有微电流，引发热电效应，继而产生电化腐蚀，造成对技术材料表面的破坏，使其发暗毛糙，加速可机械侵蚀作用。机械破坏作为汽蚀破坏的主要部分，在其发生的同时，也会由于化学破坏与电化腐蚀加速其破坏过程。在汽蚀破坏作用的发生过程中，金属表面一般会出现暗淡光泽，毛糙部分会逐渐扩展成为针孔状麻点，其深度一般在1～2m之间。尔后经过进一步发展，金属表面则会出现深度为3mm至几十毫米的疏松海绵状 （蜂窝状）。一般汽蚀达到一定程度，水轮机叶片即出现穿孔破坏。
三、水轮机汽蚀的解决方案
（一）建议厂家制造商改进设计
面对如上述状况，我们作了分析，认为此机型正在运行了解其它水电厂同机型机组，普遍存在相同现象，排除设计制造方面是主导因素可能性，而从安装使用方面找原因，结果机组投产以来都是极低的负荷下运行，由于电站建设工况不配套长期低负荷运行产生的结果结症。并建议厂家制造商改进设计方面进行配合：
1、转轮叶片材料对翼型汽蚀极为重要，叶片的豆型块点是不锈钢焊补，叶片材料是绣钢，绣钢质量差 ，组织较松，不可见针孔甚多，对致成翼型汽蚀也起推波助澜的作用，2006年机组技改使用厂家改进型不锈钢转轮叶片与迷宫环，绣钢上冠下环组焊结构，获得较好的效果。
2、旋转水流对磨砂汽蚀也有影响，立足点首先是阻止旋转水流产生，办法是在转轮室加筋板，其次在转轮室锒不锈钢板，延缓和减轻磨损汽蚀程度。
3、 转轮室连接件不外露，主轴迷封盖的固定螺柱改为沉头螺钉，就清除螺柱周围的鳞坑。
（二）加强维护和修补
在我们三个梯形等级水电厂五台水轮机组常见汽蚀磨砂主要发生在导水机构和转轮，其维护和修补的方案是：
1、转轮
（1）翼型汽蚀主要是凿除蜂窝体，用不锈钢堆焊补损打磨成型，按理应用单片样板补位形状，而我们没有用样板检查，只看型面是否平顺，对于大块缺损则用锒块焊补以减少热变型。
（2）上冠下环迷宫环的间隙汽蚀则用锒环处理，即将迷宫环部位车小，锒上不锈钢环并以电焊加固后加工所要求尺寸，加工后的环厚度一般为4～5mm左右，环的配合一般为间隙0.1mm左右。为了环的牢靠，在环的圆周上加钻一定数量Φ6～Φ10孔以电焊与上冠下环补固。转轮翼型焊补迷宫锒套加工后，同样经静平衡检查。
2、导叶的汽蚀用焊补，并经打磨至所要求的形状。
3、顶盖底环的平面迷宫，因轻度汽蚀用补焊打磨到使用要求。汽蚀严重采用锒套，锒块处理其办法与转轮处理基本相同。唯锒的厚度偏厚，一般7～10mm。
4、关于阻止转轮室环流形成，则转轮内筋板，如果没有阻流措施的转轮，顶盖黑处经常不规则穿孔漏水，机组不能运行，如果有阻流设施的转轮室，则迷宫盖加筋板4条，破坏旋转水流，改善原来运行。近几年来，没有出现如此现象，效果是可佳的。
总之如上所述，我们认为水轮机转轮和通流部件。在合理的使用下能够提高抗汽蚀性能和设备的完好率。
参考文献
[1]钟山，汪克焱，夏勇，王志远.水泵叶轮室汽蚀原因分析及改造方案探讨[J]. 中国农村水利水电，2011（01）.
[2]李照，高磊. 混流式水轮机转轮汽蚀的预防[J].黑龙江水利科技.2007（05）.
[3]王华仁.水轮机过流部件的磨蚀与表面防护[J].东方电气评论，2008（04）.