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浅谈水轮机的空蚀及防治作者：李修文来源：《农业与技术》2017年第13期摘要：文章分析了水轮机产生空蚀的原因与危害，从设计制造、运行和检修3个方面采取措施。
关键词：水轮机；空蚀；防治；措施中图分类号：TK73 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732020桐城市牯牛背水库二级电站为引水式电站，装机容量2×200kw，水轮机型号为ZD560—LMY—60，转轮叶片装置角ψ =+10°，设计发电流量2.22m3/s，设计水头8m，最高水头12m。
电站自1995年5月投产以来，水轮机空蚀（曾名“气蚀”）比较严重，直接威胁机组的安全运行，影响机组的出力和效率。
因此，结合空蚀产生的机理采取防治空蚀的措施，效果显著。
1 水轮机空蚀的产生从空蚀发生的位置来看，水轮机空蚀类型主要包含3种，分别为翼型空蚀、空腔空蚀及间隙空蚀。
1.1 翼型空蚀指空蚀发生在转轮上，经转轮转化，水能变为机械能，此时，水压力会作用于每个叶片上，通常，正压力及负压力分别位于叶片的正面及背面，降低背面压力，且成为汽化压力后，空蚀产生。
轮叶制造过程中，如果存在叶片形状不正确等问题，会降低轮叶的质量。
最为普遍的空蚀位置即为轮叶背面，背面出水边下半部与下环处接近位置、叶片背面接近上冠位置均较易发生空蚀，严重时，背面其他部位也会出现空蚀，甚至出现在正面。
翼型空蚀发生后，蜂窝状孔洞出形成于叶片上，破坏叶片，水流连续性受到影响后，会降低机组的运行效率。
1.2 空腔空蚀水流旋转形成于尾水管内时，导致真空形成于中心空腔出，造成此种类型空蚀。
非工情况下，水轮机的运行导致其法向出口遭到破坏，使脱流与漩涡形成，再加上整个轮转口的旋转水流，造成大旋流形成于转轮出口与尾水管进口。
大旋流中心所形成的压降非常大，达到汽化压力状态后，空腔空蚀产生。
在尾水管内，大旋流的旋转频率一定，因此，尾水管四周会受到其中心真空带周期性的扫射，导致空蚀破坏尾水管壁，使周期性压力波动产生，造成强烈噪音、金属打击声等产生，甚至出现放电等现象，对水轮机运行的稳定性产生影响。
浅谈水轮机的空化和空蚀技术报告——浅谈水轮机的空化和空蚀水轮机在运行中存在四大问题：动能指标（流量、出力、转速）、效率、空化性能、稳定性。
在上述问题中，空化、空蚀被喻为水轮机的“癌症”。
所以在水电厂水轮机运行生产过程中空化、空蚀是一个必须注意和避免的问题，我们必须了解其物理性质，然后找到避免和处理的方法。
空化是一种液体现象，固体或气体都不会发生空化。
当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育成空穴，这种现象称为空化。
沸腾也是一种汽化，但沸腾是液体在衡定压力下加热，液体温度高于某一温度时发生的汽化，与空化不同之处就在于沸腾主要是热能交换的过程，而空化可近似看作是一个冷过程。
空化包括了空穴的出生、发育和溃灭。
当液体的压力降到某一临界值时，液体中便会产生空穴，这些空穴进入压力较低区域时，就开始发育成较大的气泡，气泡被流体带到高于压力临界值的区域时就会溃灭。
在空化区，空泡的不断产生又不断溃灭过程中，将产生高频高压的微观水击，由于高频高压的水击直接作用于过流表面，形成机械破坏，长期反复作用形成疲劳破坏。
同时空泡在溃灭时产生高温（可达到300—500摄氏度），与周围介质形成温差，产生温差电势，造成电化学腐蚀，而高温作用下产生氧，并增加其他有害气体的活性，产生腐蚀。
由于以上几种因素的联合作用，加快了过流表面的腐蚀破坏，这就是空蚀。
空蚀是空化的直接结果，空蚀只发生在固体表面。
由以上分析我们知道空化、空蚀的根本原因是水轮机自身产生的低压造成的。
而液体在混流式机组过流管道中低压的形成主要有：1)、翼型绕流：当水流绕流水轮机翼型叶片时，叶片背面的压力往往为负压，当叶片背面压力降低到环境汽化压力以下时，将会出现空化区空蚀水轮机叶片，对水轮机叶片造成破坏，即翼型空蚀。
2）、狭小空隙：当水流流过混流式机组导叶上下断面、立面密封、迷宫环等狭小通道或间隙时，将会导致局部流速升高，压力降低，当压力降低到环境汽化压力以下时，同样会产生空化区，空蚀导叶、叶片等，即间隙空蚀。
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水利机械内空化、空泡和空腔的深入分析-水利水电论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——引言水力机械的空化、空蚀和稳定运行问题历来是水力机械行业共同关注的基本问题。
经过近百年来的研究探索，特别是不锈钢等抗空蚀材料的大量采用，空蚀对水力机械的危害程度已有所减轻，水力因素导致的水力机械运行不稳定也得到一定扼制。
但是，当空化发生后，水中掺杂了空化气泡（以下简称空泡）或空化空腔（以下简称空腔），水流变成了气液两相流，使原来的单相流特性产生了很大的变化。
过去有许多概念和认识是建立在单相流基础上的，关于空化和压力脉动、压力脉动和空蚀等之间的关系及空泡和空腔在其中的作用等不是很清楚，甚至有部分错误的认识和理解，给深入研究和解决水力稳定性等问题带来一定影响。
本文拟从对空化、空泡和空腔的深入分析入手，解析它们对两相流条件下稳定性等带来的危害，以进一步理清它们之间的相互关系。
1 空化、空泡和空腔一般的气泡内部压力大多高于或接近于大气压，通常在水力机械模型试验时看到的游离气泡和部分附着在流道表面的气泡多属于该类气泡。
空泡则是指水体空化后产生的气泡，且空泡内的压力通常都低于空化压力。
空泡属于气泡，但不同于一般气泡，二者最大、最本质的区别在于内部压力是否低于空化压力。
当然，空泡内的主要成分是水蒸汽，氮气、氧气等空气中主要成份较少；而水中的游离气泡则不同，其主要成分是空气。
高压气泡在水中的存在方式由其压力属性决定，只能存在于其适合的压力区。
当其附着于叶片等流道表面时，可能随压力变化而改变尺寸大小，反而不易被裹夹进水流；只有当压力降低到负压甚至汽化压力之后，这些气泡才更容易被吸走，这也是空化试验前先抽真空并保持一段时间的原因之一。
那些游离于水中的高压气泡也不例外，其只能存在于高压区，即使偶尔被水流裹夹进低压区，一旦失去裹夹力的限制，其自然会漂移至高压区，这也是通常称其为游离气泡的原因。
许多水电站试图用补气的方式消除压力脉动没有成功，大多是因为补气位置选择不当，补气点压力高，补入的高压空气和游离气泡一样向高压区漂移，大部分空气没有进入低压空腔，因此起不到降低压力脉动作用。
水轮机的空化与空蚀作者：李欣来源：《科技创新与应用》2016年第14期摘要：空化与空蚀现象在水轮机中非常常见，会造成水轮机的叶片磨蚀损坏，导致水轮机的性能与经济效益下降，改善空化与空蚀现象需要制造工艺水平的提升与设计的改善，超空化水轮机的空化、空蚀大大降低，但是它的实用化仍旧有很长的路要走。
关键词：空化；空蚀；原理；种类；危害；降低空蚀的措施；超空化水轮机中存在的空化、空蚀现象会对水轮机的性能产生不利的影响，因此在设计运行时要尽可能地避免，并将空化、空蚀对水轮机的性能的不利影响降到最低。
空化现象指的是水轮机流道中局部压力降至临界压力时，水中气核慢慢成长为气泡，气泡将液体中的蒸气和溶液中析出的气体包裹起来。
当进入压力较低的区域时，气泡则会逐渐长大，当气泡随水流运动到压力较高的区域时，在高压的作用下会迅速凝缩溃灭。
因此，空化是指气泡从集聚、流动、分裂到溃灭的这一过程。
空化现象不仅发生在液体内部，也会出现在固体边界上。
空蚀指的是由于空泡的溃灭所引发的过流表面金属材料的损坏。
空泡在溃灭的过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。
空化、空蚀会导致水轮机的性能下降，水轮机的过流部件表面会遭到损坏，甚至会使金属材料的局部发生脱落。
发生空蚀的主要原因是空泡溃灭所产生的机械作用，包括冲击波模式和射流模式两种。
通过对空蚀现象的观察，我们会发现空蚀在边界上分布并不均匀，而是集中在某些位置。
当第一个蚀坑形成后，在一定的条件下，它的发展速度要比其它的地方快，蚀坑越来越大、越来越深，最后将导致材料破碎而被水冲走。
除此之外，也可以用热力学和电化作用来解释空蚀现象。
空蚀产生的原因十分复杂，它在多重作用下发生，并且与化学腐蚀、泥沙磨损等相互促进，使得材料被进一步破坏。
水轮机按空化与空蚀发生的部位不同可以分为翼型空蚀、间隙空蚀、局部空蚀和空腔空蚀。
翼型空蚀是反击式水轮机的主要空蚀类型，在叶片的不同部位都有可能会出现空蚀区，转轮型号及运行工况都会影响到空蚀区的发展。
双庙湖水电站水轮机汽蚀旳产生和防治措施【文摘】汽蚀在水轮机中发生旳部位不同，有翼型汽蚀、空腔汽蚀和间隙汽蚀等3种。
它旳产生导致水轮机工作机件表面受到侵蚀和剥落，使过流部件形成麻点或蜂窝孔洞，引起机组振动，减少效率和出力。
提出了防治措施及解决措施，实例中效果明显。
【主题词】水电站运营水轮机空蚀水轮机振动设备维修措施1、水轮机汽蚀旳产生及影响根据汽蚀在水轮机中发生旳部位不同，一般有翼型汽蚀、空腔汽蚀和间隙汽蚀等3种。
1)翼型汽蚀它重要是由于轮叶翼型旳形状所引起旳。
反击式水轮机旳转轮叶片，沿流线方向旳截面为空气动力型，水流绕叶片流动使其正面和背面导致压差，从而使转轮获得力矩，一般叶片正面大部分为正压，叶片背面为负压。
如果叶片背面压力减少至汽化压力时，就发生翼型汽蚀，产生大量汽泡，破坏水流正常持续性流动，导致机组出力和效率旳减少。
此外，由于轮叶制造材料质量不良，形状不对及表面不光等，产生旳翼型汽蚀将使轮叶形成蜂窝状孔洞，如不及时检修．可导致轮叶击穿而破坏。
翼型汽蚀一般发生在叶片背面出水边下半部靠轮环处和叶片背面与轮毂接近处。
2)空腔汽蚀它是由于在尾水管内旳水流旋转，使中心空腔处形成了真空而导致旳。
重要因素是由于水轮机在非设计工况下运营(在水轮机出力旳5％限制线以外时)，破坏了水轮机旳法向出口，产生了脱流和旋涡，再加上整个转轮出口旳旋转水流，在转轮出口和尾水管进口形成一种涡带，其中心产生很大压降，当降至汽化压力时，便产生了空腔汽蚀。
这种涡带以一定旳频率在尾水管内旋转，其中心旳真空带周期性地冲击尾水管旳四周，导致对尾水管壁旳汽蚀破坏，产生周期性旳压力波动，形成强烈旳噪音、金属打击声、轰隆声或雷鸣声，甚至发生放电、闪光现象，严重时会引起机组旳强烈振动，影响水轮机旳稳定运营。
空腔汽蚀一般发生在水轮机座环内侧和尾水管上半段。
3)间隙汽蚀这是水流通过某些间隙或较小旳通道时，因局部流速升高，压力减少到汽化压力时而产生旳。
