[发明专利]水利机械

说明书

本发明涉及诸如水轮机或水泵-水轮机一类的水利机械。本发明尤其涉及适用于含泥沙水质的水利机械。

水利发电设备利用的是上下水位落差所具有的水能，水轮机将这一能量转化成旋转动能，而发电机组又将旋转动能转化成电能。目前，核力及火力发电设备的比例不低于80％。但这些发电设备很难全天候地跟随需电侧的负荷要求变化，因而其快速响应特性较差。而水利发电设备恰好可以弥补这一缺陷。

对于同样作为水利发电设备的抽水蓄能发电设备来说，一台利用夜间剩余电能的电机可以通过驱动水泵而将水从较低水位泵送到较高水位的水池中，从而起到储存能量的作用，而在夜间被泵送至高位的水又会在需要电能的白天发挥出作用(下文将这种型式的水利设备称为“水泵-水轮机”)。由于所使用的是自然水，水利发电设备中往往会出现高势能水流或冲击水流中混有泥沙的问题。混在冲击水流中的泥沙会对水轮机中的过水部分造成很强的冲击，从而导致水轮机部件的磨损，这种磨损又会进一步造成水轮机的损坏乃至失效。因此，很有必要改进目前的水轮机部件，使之即使在泥沙的冲击下也能具有较强的耐磨性，同时部件的更换也应更为便捷。

目前，水轮机和水泵-水轮机一般都使用导叶，导叶一般是由相当于JIS(日本工业标准)-SC450碳素铸钢或JIS-SCS1铸造不锈钢的材料制成的。这类材料在泥沙的冲击下会发生磨损，每当发生因泥沙而导致的磨损或损坏时，往往需要拆开整台发电设备，以便于换上新的导叶或修补(焊接)被泥沙损坏的部分。

然而，焊接修补时的焊接热往往会导致导叶轴的弯曲，为此又不得不将导叶从发电厂运至机修车间并进行二次机加工。这样，再加上前面已提到的新导叶更换及焊接修补，所需的成本及工期将达到相当高的程度。

再者，就目前来说，水轮机或水泵-水轮机中导叶的工作原理决定了它必须使用一个推力轴承环，该轴承环除了支承各导叶的自重之外还承载着作用在导叶上的向上冲击水压。特别需要指出的是，根据安装要求，各个导叶应该能够在静止的上下叶片罩之间移动，而且导叶与叶片罩之间必须留有间隙。为保持这些间隙，推力轴承环应具有较强的承载力。冲击水流在通过上述导叶间隙时流速会增高，从而使导叶的叶片部分的上、下端面受到强烈的冲击，同时也使分别安装在上、下叶片罩上的上、下衬板受到强烈冲击，这样，含在冲击水流中的泥沙即会对冲击表面造成磨损。

此外，冲击水流从导叶间隙中的泄漏也会带来水轮机工作效率下降的问题。在水泵-水轮机中，导叶在水泵工作时将完全关闭，转轮室内的水位也会在压缩空气的作用下而降低。但冲击水流会形成以导叶间隙为路径的机壳侧泄，侧泄水流会冲击在空气中旋转的转轮，从而加大转轮驱动电机的运行负荷。

另外，泥沙冲击作用也往往会磨损或损坏上、下机壳在导叶间隙处的部分，而更换新机壳又需要拆开整套的发电机组及水轮机。显然，这种对上、下衬板进行全面拆卸、修理乃至再次整装的做法将需要很长的时间。

因此，对于现有技术来说，与含泥沙冲击水流直接接触的部件难以具备对冲击水流的抗冲击能力，而且导叶维修及衬板更换又必须以发电设备的全面拆解为前提。这种全面拆解会中断电力供应，从而给电力传输及控制系统带来麻烦。

本发明就是针对上述问题而形成的，其目的是使水利机械中接触冲击水流的部件能够免于因泥沙而致的磨损，从而使电力传输及控制系统达到较高的可靠性。

如本发明所述，为达到上述目的而提出了一种置于冲击水流中并配有活动导叶的水利机械，其中，用喷镀方法或焊接方法使一种抗泥沙耐磨材料附着在每个导叶导叶体的如下部位：前端；过水部分的中心以下表面；以及上下端面。

此外，如本发明所述，用喷镀方法或焊接方法使一种抗泥沙耐磨材料附着在每个导叶导叶体的如下部位：前端；过水部分的中心以下表面；以及上下端面。除此之外，还用喷镀方法或焊接方法使另一种抗泥沙耐磨材料附着在与导叶体上、下端面相对的静止表面上，所用抗泥沙耐磨材料的硬度低于上述用在导叶上的耐磨材料。

另外，如本发明所述，用喷镀方法或焊接方法使一种抗泥沙耐磨材料附着在每个导叶导叶体的如下部位：前端；过水部分的中心以下表面；以及上下端面。除此之外，还用喷镀方法或焊接方法使另一种抗泥沙耐磨材料附着在与导叶体上、下端面相对的静止表面上，所用抗泥沙耐磨材料的硬度低于上述用在导叶上的耐磨材料，而且，用于导叶体上、下端面的抗泥沙耐磨材料与用于静止表面的抗泥沙耐磨材料之间具有相互滑动接触的关系。