一種貫流式水輪機腐蝕模型試驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種貫流式水輪機防腐蝕模型試驗方法，可以根據真機大小合理計算水介質的電導率以配置溶液，通過對起到輔助陽極作用的電極的合理分布和電流調節，選擇合理部位測試電位分布，可以起到優化電極數量需求和電位分布，指導真機電化學保護方案設計的作用。同時，該發明還可以通過模型試驗，對貫流式水輪機模型中的潛在均勻腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕等問題進行評估和預判，為真實機組設計制造提供參考依據。
【專利說明】一種貫流式水輪機腐蝕模型試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種腐蝕模型試驗方法，是一種能夠評估貫流式水輪機腐蝕問題并進行電化學保護和效果預測的方法。
【背景技術】
[0002]貫流式水輪機是潮汐電站選型的一種典型水輪機。在作為潮汐電站水輪機組進行發電時，貫流式水輪機面臨著海水介質的嚴重腐蝕問題，例如均勻腐蝕、點腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕等。如果沒有事先考慮到這些問題，將在機組運行后出現嚴重的腐蝕失效問題，給電站帶來巨大經濟損失。因此，提前在實驗室環境下利用腐蝕模型裝置進行模型試驗，對各種腐蝕問題進行評估預測，并做好相應的防腐蝕對策，對杜絕貫流式水輪機真機的嚴重腐蝕問題具有重要意義。另外，針對潮汐電站貫流式水輪機的電化學防腐蝕保護方案設計而言，目前只是基于經驗性的計算而獲得的，如果可以在貫流式水輪機模型進行提前試驗、評估保護效果并進行合理優化對該類機組的防腐蝕處理效果改善和提升具有顯著的幫助。
【發明內容】
[0003]為了準確評估和預測海水介質中貫流式水輪機的腐蝕問題，并進行電化學保護方案的效果預測和優化，本發明提出了一種可以在實驗室條件下準確預測評估海水貫流式水輪機的均勻腐蝕、點腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕等各種潛在腐蝕問題，以針對真機提供相應的防護對策。同時，在實驗室條件下，對電化學保護的電極分布情況進行優化，并評估預測貫流式水輪機主要部件的保護效果，以指導貫流式水輪機真機電化學保護方案的設計。
[0004]本發明的技術方案是:貫流式水輪機腐蝕模型試驗方法，該方法主要包括:
[0005]步驟一:根據真機尺寸和真機與模型比例關系，增大水溶液電導率，配置稀釋的水溶液，注入水箱(I)中；打開閥門(3)，使水箱(I)中的水注入貫流式水輪機模型(4)內部和排水箱(5)，打開第一排氣閥(34)，排出排水箱(5)中的空氣，打開第二排氣閥(35)，排出貫流式水輪機模型(4)中的空氣，使水溶液填滿貫流式水輪機模型(4)和排水箱(5)中的內部型腔；
[0006]步驟二:在步驟一狀態下，開啟恒電位儀(12)，通過正輸出端(21)輸出電流到起輔助陽極作用的多個電極(22)，通過負輸出端(30)導電連接貫流式水輪機模型(4)，使貫流式水輪機模型(4)中與水介質接觸的筒形件(15)、泡體(16)、豎井(23)、管型座(24)、導葉(17)、轉輪(25)、導葉外配(26)、導葉內配(27)、轉輪室(28)、尾水管(29)的表面發生極化，利用數字萬用表(13)測量起到測量電位作用的多個電極(22)的電位值，得到靜態水溶液下貫流式水輪機模型(4)中主要部件表面的電位分布結果，根據電位分布結果調節恒電位儀正輸出端(21)的電流輸出，改變起輔助陽極作用的電極(22)的分布狀態和分布數量，調整電位分布；
[0007]步驟三:在步驟一狀態下維持指定時間后，關掉閥門(3)，啟動水泵￠)，將水溶液抽回水箱(I)中，關閉水泵￠)，并排掉排水箱(5)和貫流式水輪機模型(4)型腔中的殘留水溶液，觀察記錄靜態水溶液中縫隙腐蝕、電偶腐蝕、點腐蝕、均勻腐蝕的腐蝕問題；
[0008]步驟四:在步驟一狀態下，啟動水泵出)，將來自貫流式水輪機模型(4)型腔中的水溶液通過回水管(7)抽回水箱(I)中，實現水溶液的流動。通過閥門(3)調節進水流速和壓力，記錄流速表(32)和壓力表(33)的流速和壓力讀數；
[0009]步驟五:在步驟四狀態下，進行步驟二中的操作，得到動態水溶液下貫流式水輪機模型(4)中主要部件表面的電位分布結果，根據電位分布結果調節恒電位儀正輸出端
(21)的電流輸出，改變起輔助陽極作用的電極(22)的分布狀態和分布數量，調整電位分布；
[0010]步驟六:在步驟四狀態下維持指定時間后，進行步驟三中的操作，觀察記錄動態水溶液中縫隙腐蝕、電偶腐蝕、點腐蝕、均勻腐蝕的腐蝕問題。
[0011]技術效果
[0012]本發明可以在實驗室下對海水介質貫流式水輪機主要部件(如筒形件、泡體、豎井、管型座、導葉、轉輪、轉輪室、尾水管等)在靜態水溶液和動態水溶液分別可能出現的均勻腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕進行試驗，判斷各部位的腐蝕程度以及不同腐蝕形式對貫流式水輪機的危害性，從腐蝕防護的角度為大型貫流式水輪機真機設計制造提供技術依據。根據貫流式水輪機真機與模型的比例，增大水溶液電導率，配置相應水溶液，使得流體中的電場分布近似于貫流式水輪機真機實際情況。通過電流輸入電極的合理布置和數量優化，測量貫流式水輪機主要部件表面附近的電位分布，實現電化學保護的最優效果，指導海水貫流式水輪機電化學保護方案的設計實施。通過本發明，實驗室環境下試驗預測點腐蝕、均勻腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕的出現位置和嚴重程度，并利用電位分布測量手段調整電化學保護電流輸入電極布局并優化數量，指導大型貫流式水輪機防腐蝕設計。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的結構示意圖。
[0014]圖2是貫流水輪機模型電化學保護測試示意圖。
[0015]其中:1為水箱、2為第一進水管、32為流速表、31為第二進水管、33為壓力表、3為閥門、4為貫流式水輪機模型、5為排水箱、6為水泵、7為回水管、8為水箱支座、9為模型支座、10為排水箱支座、11為水泵支座、12為恒電位儀、13為數字萬用表、19為帶絕緣殼導電電極、22為電極、34為第一排氣閥、35為第二排氣閥。在貫流式水輪機模型中，14為進水絕緣錐管、15為筒形件、16為泡體、23為豎井、24為管型座、17為導葉、25為轉輪、26為導葉外配、27為導葉內配、28為轉輪室、29為尾水管、18為排水絕緣錐管、35為第二排氣閥。30為負輸出端，21為正輸出端，20為測量端子。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步的描述:
[0017]如圖1、圖2所示，步驟一:根據真機尺寸，根據真機與模型比例關系，增大水溶液電導率，配置稀釋的水溶液，注入水箱I中。打開閥門3，使水箱I中的水注入貫流式水輪機模型4內部和排水箱5。打開第一排氣閥34，排出排水箱5中的空氣，打開第二排氣閥35，排出貫流式水輪機模型4中的空氣，使水溶液填滿貫流式水輪機模型4和排水箱5中的內部型腔。
[0018]步驟二:在步驟一狀態下，開啟恒電位儀12，通過正輸出端21輸出電流到起起輔助陽極作用的多個電極22，通過負輸出端30導電連接貫流式水輪機模型4，使貫流式水輪機模型4中與水介質接觸的筒形件15、泡體16、豎井23、管型座24、導葉17、轉輪25、導葉外配26、導葉內配27、轉輪室28、尾水管29的表面發生極化，利用數字萬用表13測量起到測量電位作用的多個電極22的電位值，得到靜態水溶液下貫流式水輪機模型4中主要部件表面的電位分布結果。根據電位分布結果調節恒電位儀正輸出端21的電流輸出，或改變起輔助陽極作用的電極22的分布狀態和分布數量，調整電位分布。
[0019]步驟三:在步驟一狀態下維持指定時間后，關掉閥門3，啟動水泵6，將水溶液抽回水箱I中，關閉水泵6，并排掉排水箱5和貫流式水輪機模型4型腔中的殘留水溶液，觀察記錄靜態水溶液中縫隙腐蝕、電偶腐蝕、點腐蝕、均勻腐蝕的問題。
[0020]步驟四:在步驟一狀態下，啟動水泵6，將來自貫流式水輪機模型4型腔中的水溶液通過回水管7抽回水箱I中，實現水溶液的流動。通過閥門3調節進水流速和壓力。記錄流速表32和壓力表33的流速和壓力讀數。
[0021]步驟五:在步驟四狀態下，進行步驟二中的操作，得到動態水溶液下貫流式水輪機模型4中主要部件表面的電位分布結果。根據電位分布結果調節恒電位儀正輸出端21的電流輸出，或改變起輔助陽極作用的電極22的分布狀態和分布數量，調整電位分布。
[0022]步驟六:在這步驟四狀態下維持指定時間后，進行步驟3中的操作，觀察記錄動態水溶液中縫隙腐蝕、電偶腐蝕、點腐蝕、均勻腐蝕的問題。
[0023]最后，本發明的保護范圍并不限于上述的實施例。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍內，則本發明也意圖包含這些改動和變形在內。
【權利要求】
1.一種貫流式水輪機腐蝕模型試驗方法，其特征是:該方法包括如下步驟: 步驟一:根據真機尺寸和真機與模型比例關系，增大水溶液電導率，配置稀釋的水溶液，注入水箱(I)中；打開閥門(3)，使水箱(I)中的水注入貫流式水輪機模型(4)內部和排水箱(5)，打開第一排氣閥(34)，排出排水箱(5)中的空氣，打開第二排氣閥(35)，排出貫流式水輪機模型(4)中的空氣，使水溶液填滿貫流式水輪機模型(4)和排水箱(5)中的內部型腔； 步驟二:在步驟一狀態下，開啟恒電位儀(12)，通過正輸出端(21)輸出電流到起輔助陽極作用的多個電極(22)，通過負輸出端(30)導電連接貫流式水輪機模型(4)，使貫流式水輪機模型(4)中與水介質接觸的筒形件(15)、泡體(16)、豎井(23)、管型座(24)、導葉(17)、轉輪(25)、導葉外配(26)、導葉內配(27)、轉輪室(28)、尾水管(29)的表面發生極化，利用數字萬用表(13)測量起到測量電位作用的多個電極(22)的電位值，得到靜態水溶液下貫流式水輪機模型(4)中主要部件表面的電位分布結果，根據電位分布結果調節恒電位儀正輸出端(21)的電流輸出，改變起輔助陽極作用的電極(22)的分布狀態和分布數量，調整電位分布； 步驟三:在步驟一狀態下維持指定時間后，關掉閥門(3)，啟動水泵￠)，將水溶液抽回水箱⑴中，關閉水泵(6)，并排掉排水箱(5)和貫流式水輪機模型⑷型腔中的殘留水溶液，觀察記錄靜態水溶液中縫隙腐蝕、電偶腐蝕、點腐蝕、均勻腐蝕的腐蝕問題； 步驟四:在步驟一狀態下，啟動水泵￠)，將來自貫流式水輪機模型(4)型腔中的水溶液通過回水管(7)抽回水箱(I)中，實現水溶液的流動，通過閥門(3)調節進水流速和壓力，記錄流速表(32)和壓力表(33)的流速和壓力讀數； 步驟五:在步驟四狀態下，進行步驟二中的操作，得到動態水溶液下貫流式水輪機模型(4)中主要部件表面的電位分布結果，根據電位分布結果調節恒電位儀正輸出端(21)的電流輸出，改變起輔助陽極作用的電極(22)的分布狀態和分布數量，調整電位分布； 步驟六:在步驟四狀態下維持指定時間后，進行步驟三中的操作，觀察記錄動態水溶液中縫隙腐蝕、電偶腐蝕、點腐蝕、均勻腐蝕的腐蝕問題。
【文檔編號】G01M99/00GK104266853SQ201410384690
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】李景, 文道維, 吳彥軍, 賈朋剛, 劉玉鑫, 包鳳英, 過潔, 程廣福, 侯世璞 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司