（哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江150040）
摘要：水电站水轮机在发电运行过程中，往往经常会出现强烈震动、强烈的噪音以及轴承温度过高、机组摆动过大等不良现象，这些现象的产生往往是由于水电站水轮机的汽蚀所造成的。水轮机汽蚀产生的原因是有很多种，除了水轮机本身原因以外，还有就是部件的材料性能、制造工艺水平、河流水质、运行情况、检修质量等因素有关；另外对水轮机的吸出高度也必须加以考虑。
关键词：水轮机；汽蚀；机理；作用
水轮机汽蚀，是水流在能量变换过程中发作的一种特殊表象，它是因为水流中部分区域压力降低到汽化压力时发作很多汽泡，伴随着汽泡的生成与溃灭而对水轮机过流部件形成的损坏效果。汽蚀表象的发作首要取决于液体的汽化特性。任何液体都具有汽化特性，当液体处于相应的物理状态下就会发作汽化表象。由高温致使的汽化表象称为“欢腾”；若在环境温度根本不变，而由压力降低所致使的汽化表象则称为“空化”。
1水轮机汽蚀的产生机理
在反击式水轮机运转的过程中，由于边界条件的改变很容易呈现汽蚀表象。在流道中由于部分的流速过高会致使压力下降，在转轮叶片的效果下，会对水流的动矩发生影响，从而在叶片的反面发生负压。由于在水中通常会含有百分之五的空气或者是汽核，当水中的压力低于必定的限制，超出空化的压力时，就会呈现空化表象而致使气泡的发生，当汽泡形发溃裂时，即是汽蚀表象发生的过程。在水轮机运转的过程中，水在水轮机的流道内活动，在空化效果后，汽泡随着水流进入到流道的高压区，在高压的效果下，汽泡外部的压力和汽泡内部的压力不平衡，在这种压力效果下，汽泡就会溃裂。在汽泡溃裂的过程中，由于压力的不一样而发生极大的冲击力，构成较高的射流，这种刹那间的射流冲击力非常大。在高频率的射流水击下，过流外表需求接受很大的冲击载荷，久而久之，金属材料的耐性就会受到影响，转变为脆性状况。在此过程中，屈服点逐渐的下降，在屈服点达到必定的临界后，在射流的冲击力效果下，金属外表的颗粒就会掉落，直接发生塑性变形，对水轮机形成很大的损坏。
2汽蚀的机械破坏作用及处理
2.1汽蚀对水轮机的破坏作用
水流在水轮机中流动通过压力低于汽化压力区界，水汽化沸腾产生气泡，流到高压区界气泡迅速溃灭，气泡周围的水体高速占据此空间，产生局部冲击压力升高，于是使水挤入金属表面的细缝中，当压力突降时，挤入的水又要从金属缝中快速拉出，这样就会对金属产生周期性的撞击并产生水击压力，使金属表面受到反复的冲击载荷，造成材料的破坏，导致金属晶粒脱落，当汽蚀反复发生在同一个部位时，就会使金属表面变暗、粗糙、出现蜂窝以致穿孔或断裂现象，最终成块脱落。总之汽蚀时对水轮机的机械破坏，使机组大修周期缩短，延长了检修工期，增加了检修费用，减少了机组的运行时间，降低了发电量，影响了水电站的经济效益和社会效益。
2.2对转轮汽蚀破坏部位的处理方法
2.2.1对转轮汽蚀破坏的部位，首先要测定面积、深度及失重量。对破坏部位的清理，一般用电弧气刨或偏铲将汽蚀部位的破坏层处理掉，使之露出母材为宜。
2.2.2对于轻度的汽蚀破坏，可采用金属喷镀法。喷镀材料为自熔性合金。喷镀时使自熔性合金与母材相结合，使之对母材料起到修补和保护作用。
3水轮机防范汽蚀的一些有效措施
3.1设计方面
汽蚀的形式及有关的因素都受水流内部结构的控制，因此，采用合理的设计改善翼型可改进汽蚀性能：例如改善叶片头部，转轮叶片应呈光华的流线型，尽可以使叶片上压力分布均匀，并缩小低压区；在叶片上特别是前面无鼓包使水流平顺流畅；叶片出口边应较薄，整个过流流道几何尺寸比例应合理，对轴流式转轮适当选择叶片环量，增长翼弦；减少从轮毂到叶片尖端的升力系数，叶中的厚度从轮毂到叶片尖端，逐步减薄等，实践证明，翼型设计得比较合理，可以避免减汽蚀。
3.2制造方面
应提高制造工艺水平，使转轮叶片铸造与加工后的型线尽可能与设计木模图一致，保证原型和模型水轮机几何相似。在水轮机运行中，有由于翼型设计不合理而使水轮机汽蚀严重的情况，也有由于制造上型线误差较大而加剧水轮机汽蚀的情况。
3.3运行方面
3.3.1合理拟定水电厂的运行方式：运行工况对汽蚀有一定的影响，有条件的应采用机组成组调节，改善水轮机运行工况，应避开汽蚀的运行工况区域。
3.3.2汽蚀补气，补气能够形成气泡，这是一种吸收振动的减辐介质，此外，补进的空气冲散涡带，并以气泡填充转轮下部和尾水管上部整个空间，因补气对破坏空腔汽蚀，吸收汽蚀有一定的作用。
3.4检修方面
5.4.1对于转轮室的汽蚀处理：首先用气刨将汽蚀部位的蜂窝状铲除，用砂轮机打磨平滑，然后用不锈钢焊条堆焊，堆焊应均匀，整齐平整，然后在用砂轮机打磨光滑。而后进行圆度测度，并利用样板对其进行控制。
3.4.2对叶片的汽蚀处理：在进行堆焊时，应考虑到叶片的变形，不能进行连续施焊，而应进行间隔施焊，并注意应慢慢冷却，焊条应沿周围方向走动，以增加运行中的焊接强度。处理完后进行叶型校型，样板控制。
3.4.3对于焊缝的处理，先在裂缝的两头钻10mm深的孔，然后用气刨将裂纹刨掉、打磨、施焊，打磨光滑即可。
很多电站的实践证明，补焊区的打磨工作，对机组今后过程中汽蚀破坏大小很关键，打磨后的部位光洁度是否到了设计要求，能否保持原来的型线等等，这些须认真对待。
3.5材料方面
对叶片表面使用抗汽蚀材料也是预防汽蚀一种行之有效的方法。抗汽蚀的材料要求具有良好的韧性、硬度、疲劳极限、应变硬化、晶格以及可焊性等。就目前我国冶金与技术材料而言，不锈钢与铝铁青铜是可以同时拥有以上优点的材料
3.6间隙汽蚀的减缓
缝隙汽蚀起源于缝隙处涡流的形成，而该涡流的形态与缝隙外形和缝隙宽度有关，据研究，具有扩散形式的叶片尖端缝隙会助长水流分散成旋涡而造成的汽蚀，国外曾有一台转轮直径3米的水轮机试验，在叶片压力边缘上其半径相应于叶片厚度的一半的圆角，并尽力避免扩散型流道形式，修改后，缝隙汽蚀不在发生，而对效率也影响很少。
4结束语
水轮机在电力生产中应用的比较广泛，促进了工业生产的进步，提高了企业的经济效益。为了保证经济的稳步发展，需要水轮机正常运行，以高质量、高效率的状态稳定运行。由于水轮机的运行需要以水为动力，所以汽蚀现象在所难免，汽蚀的产生严重的影响到水轮机零部件的质量，因而影响到运行性能和使用寿命，对于水轮机的运行效率有很大的影响。所以在科学技术不断发展的情况下，应该对水轮机汽蚀的原因进行详细的分析，然后采取有效的防治措施，降低汽蚀现象的发生，实现零汽蚀检修，降低生产维护成本，提高运行效率，为电力生产企业提高经济效益创造有利的基础。
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