基于Cordon法的水轮机抗空蚀研究

桂家章，梁 兴

（南昌工程学院，南昌 330099）

前言

自19世纪后期第一例水力机械空蚀现象被发现以来，国内外学者投入了大量的时间和精力，从多相流体力学、材料力学到叶轮设计、加工工艺、材料应用，从理论分析到试验研究，多学科交叉研究，虽然取得了一定成果，但仍然存在一定的问题。目前，水轮机空蚀的机理基本明确，即在水温基本不变时，当流体内部压力降低到某一临界点后，流体将汽化进而形成空穴；当由于水轮机内部流场变化剧烈，空穴会在极短的时间内溃灭，形成高达数百MPa的压力波冲击到叶片上，导致水轮机振动加剧、效率降低，甚至会使叶片塑性变形、材料脱落，在叶片表面上留下点状、孔状、蜂窝状痕迹[1-7]。

但是，水轮机空蚀诱因较复杂，不仅涉及水力因素（水质、流速等）、机械因素（水轮机设计、转轮材料等），还与水轮机工作状态、水电站布置情况以及工作环境等有密切关系，不同水电站水轮机的空蚀诱因往往不尽相同，相同电站不同机组的空蚀原因也可能不同，这无疑增加了空蚀预测及防范的困难。本文以南方某水电站为例，利用cordon法预测空蚀破坏量，并与电站实际做比较，进而分解cordon法，探讨该电站空蚀诱因，因地制宜地制订抗空蚀措施，获得良好的抗空蚀效果，为水电站设计、修护及技术改造提供具有实用性的借鉴意见。

1 工程实例简介

南方某水电站共两台机组，总装机容量 10MW，水轮机型号为HL220-LJ-380，单机设计流量112.0m3/s，设计水头51.0m，最大水头55.2m。……