水泵抗汽蚀和磨蚀防护技术进展

水泵的抗空蚀（汽蚀）、磨蚀及其联合作用造成的破坏是水泵运行、维护及管理中的一个重要课题。针对我国泵站空蚀、泥沙磨损严重的特点,研究优化出了适用于水泵运行条件（工况）和运行环境的抗磨蚀新材料及其有关工艺。该材料具有优良的抗空蚀、抗磨蚀破坏的能力,而且工艺简单便于现场推广应用。大量的试验研究均在在真机上进行,成果经多年验证,具备了在大中型水泵上推广应用的技术条件。     

水力机械抗磨蚀技术的应用与发展

随着信息化时代的到来,我国的经济快速发展,水利水电工程的建设规模不断扩大,但是仍然存在一定的问题。水利水电工程运营过程中,水力机械磨损问题严重,不仅破坏生态环境,同时引发水土流失问题,需要及时的进行解决,提高水力机械的抗磨蚀能力。基于此,本文研究了水力机械的磨蚀机理,在此基础上,论述了水力机械抗磨蚀技术的应用,并对水力机械抗磨蚀技术的发展进行分析。     

高速水力测功器过流部件抗空蚀技术研究

针对舰用燃气轮机功率吸收与测量的关键设备高速水力测功器长期运行后过流部件的空蚀状态与特征以及国内外有关高速水力测功器过流部件流动规律研究的空白现状,结合水力机械抗空蚀技术研究现状与成果,探讨高速水力测功器过流部件空蚀产生的危害、空蚀发生的机理、影响空蚀发生的因素,以及其抑制技术、研究难点,完成了满水状态下水力测功器流场计算,提出高速大功率水力测功器过流部件的抗空蚀技术研究,并推进其研究进程。     

离心泵叶轮材料HT200的空蚀磨损机理研究

在圆盘式磨蚀试验台上，对HT200和45^#碳钢进行了模拟实际工况条件下的空蚀磨蚀实验，用失重法评价了两种金属材料的抗空蚀磨损性能，并用扫描电镜观察了空蚀试件表面形貌，试验结果表明：45^#碳钢的抗空蚀性能远要比HT200灰铁好；空蚀的本质是由微射流对试件表面的冲击而产生的低周疲劳过程；从摩擦学设计的角度考虑，45^#碳钢和灰铸铁HT200都不适合选为叶轮材料。     

水轮机转轮磨蚀的修复

水电站的水轮机空蚀和泥沙磨损现象,因电站设计、机组运行、水轮机设计与制造、转轮材料、水质等等因素的影响而无法避免,结果造成出力降低、效率下降。振动、噪音危及安全运行,缩短大修周期直至转轮穿孔、失形而报废。其经济损失显而易见。我省中小型水电站的水轮机数以千计,如何抗击空蚀和磨蚀的破坏,减少损失,并对已产生磨蚀的转轮进修复,在当前经济条件下很有意义。过去,对破坏了的转轮要么报废,一扔了事;要么采用电焊修补。后者经一、二次反复之后,由于变形大使效率降低也终将报废。     

NiAl合金翼型空蚀破坏行为的试验研究

在收缩-扩散型空蚀磨损试验水洞中对NiAl合金翼型进行空蚀破坏试验,使用扫描电镜(SEM)对受空蚀破坏的翼型上表面进行了观测,结果表明翼型上表面有大量的空蚀针孔出现,并随着试验时间的不断延长而扩展成空蚀坑,蚀坑内有微裂纹出现,蚀坑间也出现了微裂纹,从而导致蚀坑的扩展和表面材料的去除.     

镍基自熔合金Ni67的空蚀磨损特性研究

对Ni67合金进行了模拟三牙轮钻头流道内实际工况条件下的空蚀磨蚀试验,用失重法评价了Ni67材料的抗空蚀磨损性能,并分析了空蚀试件表面磨痕.结果表明:Ni67的空蚀失重曲线分为孕育期、上升期、衰减期和稳定期.在孕育期中,材料失重量很小;在上升期中,材料的空蚀失重率增加.Ni67试样磨损15 h之前为孕育期,平均失重量为22.1 mg;磨损15～20 h为空蚀磨损的上升期,磨损30 h时,试件平均失重量为79.3 mg.Ni67材料的空蚀磨损特性主要是微射流对试件表面的冲击而产生的低周疲劳损伤,同时存在针眼和剥落坑.     

材料表面空蚀机理及实验设备研究现状

针对空蚀破坏存在的突出共性问题,从材料表面空蚀机理、抗空蚀材料、空蚀过程数值模拟、空蚀实验设备及空蚀程度表征方法等方面综述了空蚀的最新研究进展,分析和讨论了影响材料表面抗空蚀性能的主要因素,并从新型抗空蚀材料发展和材料表面处理方法两个方面阐述了抗空蚀材料的研究及应用,指出了当前空蚀研究中存在的问题,并对未来空蚀研究及抗空蚀材料的发展趋势进行了展望。     

微颗粒影响空蚀破坏的实验研究

在旋转圆盘空蚀实验装置上研究6种不同粒径和形状SiC和SiO2微颗粒对材料空蚀破坏的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观测实验后试样表面,对比分析实验后空蚀坑数目和坑径分布特征,发现加入同样质量分数微颗粒时,微颗粒粒径越大造成的试样空蚀坑数目越少,加入不同形状的微颗粒时对应试样的空蚀坑坑径分布规律不同,表明微颗粒粒径和形状可能对试样的空蚀破坏有着不同的影响。     

水下振源体膜板空蚀的研究

水下大功率振源体工作一段时间后膜板中心附近位置出现空蚀现象,分析了膜板产生空蚀的原因及空蚀相关理论,通过提高材料抗空蚀性能和阴极保护两种方法来减轻空蚀破坏.提高材料抗空蚀性能包括改变材料、增加壁厚和提高表面粗糙度;阴极保护采用喷涂无机富锌涂料.     

一种模拟舰船表面破坏的冲蚀、空蚀和腐蚀交互磨损试验研究

海洋装备表面材料破坏的主要原因是冲蚀、空蚀和腐蚀及其交互作用,而量化其表面磨损程度对海洋装备材料和结构的设计具有重要意义。冲蚀、空蚀和腐蚀交互磨损试验台是研究海洋装备表面材料破坏的有效工具。通过流场数值对比分析,在研究冲蚀和空蚀交互作用的基础上,优化设计了冲蚀、空蚀和电化学腐蚀交互磨损综合试验台,完成了人造海水中,不同材料的舰船工作表面受到高速流体冲击产生的冲蚀、空蚀和电化学腐蚀交互磨损试验。结果表明:同一种金属材料冲蚀、空蚀和电化学腐蚀交互作用的失重量大于冲蚀、空蚀和自然腐蚀交互作用的失重量,高强度塑性金属材料的腐蚀磨损较为严重,其三者交互作用的磨损程度大于低强度塑性金属材料。     

黄河二号离心泵抗磨蚀措施初探

本文简述泥沙对水力机械过流表面磨蚀的影响。指出泥沙藉助水流相对速度和汽蚀两种作用产生磨蚀破坏。针对“黄河2号”离心泵在多泥沙运行条件下磨蚀破坏的基本形式和主要磨蚀部位的分析，结合多年抗磨蚀研究成果，提出了“避”、“抗”结合的综合防治措施，其中包括：降低叶轮单级扬程，以减小相对水流速度；增加副叶片，降低密封间隙处水流速度；采用抗磨材质和抗磨涂层等。     

加工方法和材料种类对空蚀结果的影响

利用旋转圆盘空蚀试验装置,以流动的自来水为介质,对铣削和抛光加工的1Cr18Ni9Ti、40Cr、45#钢3种钢材料,进行了累计5min、20min和1h的空蚀试验,利用扫描电子显微镜对试验后试样的表面形貌进行原位观察。结果表明同种材料,铣削和抛光的试样蚀坑形态不同;同种加工方法,1Cr18Ni9Ti最难发生空蚀,40Cr的空蚀现象明显,45#钢发生了严重的空蚀破坏。结果显示不同加工方法影响了试样表面微形貌和显微组织,从而得到形态不同的空蚀坑;材料种类对空蚀破坏程度有显著影响,硬度和润湿性可能是重要影响因素。     

高扬程大功率离心泵浑水模型试验研究

磨损与空蚀（汽蚀）是水力机械在含沙水流条件下运行时的主要破坏方式。对于高扬程大功率的离心泵而言,该种破坏方式更为突出,但如何在离心泵使用前就确定其运行条件及运行表现,既是研究的重点又是难点。因而在（云南）牛栏江一滇池补水工程高扬程大功率离心泵的研制或使用之前,本文通过模型试验来观察水泵模型在含沙水流条件下的运行表现,掌...     

高压轴向柱塞泵配流空蚀特性的评价

分析高轴向柱塞泵的空蚀特性,提出了一种评价空蚀特性的方法,并将其用于泵的实际设计。针对实验中轴向柱塞泵出现的空蚀破坏,对轴向柱塞泵配流过程进行计算流体动力学(CFD,computational fluid dynam ics)解析,得到了配流盘不同位置的速度分布和压力、速度随缸体转角的变化曲线;得出轴向柱塞泵空蚀破坏的机理———空蚀破坏不仅取决于减压槽附近的速度和压力大小,还取决于速度的方向;并且指出如果减压槽处的射流角大小在30°~65°范围内高压轴向柱塞泵就不容易产生空蚀破坏的问题。应用该方法对配流盘进行改进后,从空蚀破坏方面讲,泵的寿命延长到了原来的4倍多。     

耐汽蚀材料

在水力机械的小型轻量化中，存在材料汽蚀破坏阅题。以下分别介绍在水力机械中使用各种铸铁和不锈钢、钛合金以及用于汽蚀损坏修补的堆焊材料的抗汽蚀破坏性能。     

空蚀初生期破坏程度的表征方法

空蚀破坏实验中,传统表征方法不能准确表征空蚀初生期的破坏程度.提出一种蚀坑法和面积法相结合,利用SEM空蚀图像和数字图像处理来表征空蚀初生期破坏程度的方法.采用抽样方法获取空蚀试样表面SEM图像,对图像进行蚀坑轮廓识别、蚀坑填充和分割等处理,最后进行蚀坑信息统计,获得样本总体的单位面积蚀坑数量、蚀坑面积百分、蚀坑平均直径3个参数,从而实现了对试样整体空蚀初生期破坏程度的准确衡量.     

大型斜流泵模型泵装置水力性能的研究

为了探讨斜流泵段与泵装置水力损失及空蚀试验的异同点,以河海大学多功能水力试验台为基础,通过试验测量和计算,对比分析斜流泵段和斜流泵装置的水力损失及有效空蚀余量。结果表明:斜流泵段在叶片安装角度较小时,其水力损失由叶片表面摩擦损失和出口混合损失决定,而当叶片安装角度增大时,其水力损失由进口撞击损失决定;泵装置较泵段水力损失变化稳定但变化幅度较大;斜流泵装置与泵段在设计扬程附近有效空蚀余量随叶片安装角度增大而增大,但在偏离设计工况时数据变化无明显规律,且斜流泵装置与泵段比较有效空蚀余量总体偏小。     

水轮机过流部件磨蚀机理的研究

分析了水轮机过渡部件磨蚀的特点,总结出过流部件的磨蚀主要是冲蚀磨损,气蚀破坏及它们的联合作用。决定冲磨损的关键因素是材料的弹性模量,影响气蚀破坏的主要因素是材料的硬度,提出了提高过流部件抗磨蚀性能的方法。     

基于Fluent的油井井下发电机叶轮的仿真设计

叶轮是叶片式机械中直接进行能量转换的部件,是叶片式流体机械的心脏,合理的叶片形状对叶轮的水力性能、空蚀性能、工作稳定性能及适应井下工作状况的能力有着直接的影响.根据石油井下特殊情况,引入了发电叶轮的设计模型,生成3种不同叶形的叶轮,并利用Fluent软件对3种叶轮进行对比分析,获得水力性能最优的叶轮.