CN104266853A - 一种贯流式水轮机腐蚀模型试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种贯流式水轮机防腐蚀模型试验方法，可以根据真机大小合理计算水介质的电导率以配置溶液，通过对起到辅助阳极作用的电极的合理分布和电流调节，选择合理部位测试电位分布，可以起到优化电极数量需求和电位分布，指导真机电化学保护方案设计的作用。同时，该发明还可以通过模型试验，对贯流式水轮机模型中的潜在均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀等问题进行评估和预判，为真实机组设计制造提供参考依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种腐蚀模型试验方法，是一种能够评估贯流式水轮机腐蚀问题并进行电化学保护和效果预测的方法。
背景技术
贯流式水轮机是潮汐电站选型的一种典型水轮机。在作为潮汐电站水轮机组进行发电时，贯流式水轮机面临着海水介质的严重腐蚀问题，例如均匀腐蚀、点腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等。如果没有事先考虑到这些问题，将在机组运行后出现严重的腐蚀失效问题，给电站带来巨大经济损失。因此，提前在实验室环境下利用腐蚀模型装置进行模型试验，对各种腐蚀问题进行评估预测，并做好相应的防腐蚀对策，对杜绝贯流式水轮机真机的严重腐蚀问题具有重要意义。另外，针对潮汐电站贯流式水轮机的电化学防腐蚀保护方案设计而言，目前只是基于经验性的计算而获得的，如果可以在贯流式水轮机模型进行提前试验、评估保护效果并进行合理优化对该类机组的防腐蚀处理效果改善和提升具有显著的帮助。
发明内容
为了准确评估和预测海水介质中贯流式水轮机的腐蚀问题，并进行电化学保护方案的效果预测和优化，本发明提出了一种可以在实验室条件下准确预测评估海水贯流式水轮机的均匀腐蚀、点腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等各种潜在腐蚀问题，以针对真机提供相应的防护对策。同时，在实验室条件下，对电化学保护的电极分布情况进行优化，并评估预测贯流式水轮机主要部件的保护效果，以指导贯流式水轮机真机电化学保护方案的设计。
本发明的技术方案是：贯流式水轮机腐蚀模型试验方法，该方法主要包括：
步骤一：根据真机尺寸和真机与模型比例关系，增大水溶液电导率，配置稀释的水溶液，注入水箱(1)中；打开阀门(3)，使水箱(1)中的水注入贯流式水轮机模型(4)内部和排水箱(5)，打开第一排气阀(34)，排出排水箱(5)中的空气，打开第二排气阀(35)，排出贯流式水轮机模型(4)中的空气，使水溶液填满贯流式水轮机模型(4)和排水箱(5)中的内部型腔；
步骤二：在步骤一状态下，开启恒电位仪(12)，通过正输出端(21)输出电流到起辅助阳极作用的多个电极(22)，通过负输出端(30)导电连接贯流式水轮机模型(4)，使贯流式水轮机模型(4)中与水介质接触的筒形件(15)、泡体(16)、竖井(23)、管型座(24)、导叶(17)、转轮(25)、导叶外配(26)、导叶内配(27)、转轮室(28)、尾水管(29)的表面发生极化，利用数字万用表(13)测量起到测量电位作用的多个电极(22)的电位值，得到静态水溶液下贯流式水轮机模型(4)中主要部件表面的电位分布结果，根据电位分布结果调节恒电位仪正输出端(21)的电流输出，改变起辅助阳极作用的电极(22)的分布状态和分布数量，调整电位分布；
步骤三：在步骤一状态下维持指定时间后，关掉阀门(3)，启动水泵(6)，将水溶液抽回水箱(1)中，关闭水泵(6)，并排掉排水箱(5)和贯流式水轮机模型(4)型腔中的残留水溶液，观察记录静态水溶液中缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、均匀腐蚀的腐蚀问题；
步骤四：在步骤一状态下，启动水泵(6)，将来自贯流式水轮机模型(4)型腔中的水溶液通过回水管(7)抽回水箱(1)中，实现水溶液的流动。通过阀门(3)调节进水流速和压力，记录流速表(32)和压力表(33)的流速和压力读数；
步骤五：在步骤四状态下，进行步骤二中的操作,得到动态水溶液下贯流式水轮机模型(4)中主要部件表面的电位分布结果，根据电位分布结果调节恒电位仪正输出端(21)的电流输出，改变起辅助阳极作用的电极(22)的分布状态和分布数量，调整电位分布；
步骤六：在步骤四状态下维持指定时间后，进行步骤三中的操作,观察记录动态水溶液中缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、均匀腐蚀的腐蚀问题。
技术效果
本发明可以在实验室下对海水介质贯流式水轮机主要部件(如筒形件、泡体、竖井、管型座、导叶、转轮、转轮室、尾水管等)在静态水溶液和动态水溶液分别可能出现的均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀进行试验，判断各部位的腐蚀程度以及不同腐蚀形式对贯流式水轮机的危害性，从腐蚀防护的角度为大型贯流式水轮机真机设计制造提供技术依据。根据贯流式水轮机真机与模型的比例，增大水溶液电导率，配置相应水溶液，使得流体中的电场分布近似于贯流式水轮机真机实际情况。通过电流输入电极的合理布置和数量优化，测量贯流式水轮机主要部件表面附近的电位分布，实现电化学保护的最优效果，指导海水贯流式水轮机电化学保护方案的设计实施。通过本发明，实验室环境下试验预测点腐蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀的出现位置和严重程度，并利用电位分布测量手段调整电化学保护电流输入电极布局并优化数量，指导大型贯流式水轮机防腐蚀设计。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是贯流水轮机模型电化学保护测试示意图。
其中：1为水箱、2为第一进水管、32为流速表、31为第二进水管、33为压力表、3为阀门、4为贯流式水轮机模型、5为排水箱、6为水泵、7为回水管、8为水箱支座、9为模型支座、10为排水箱支座、11为水泵支座、12为恒电位仪、13为数字万用表、19为带绝缘壳导电电极、22为电极、34为第一排气阀、35为第二排气阀。在贯流式水轮机模型中，14为进水绝缘锥管、15为筒形件、16为泡体、23为竖井、24为管型座、17为导叶、25为转轮、26为导叶外配、27为导叶内配、28为转轮室、29为尾水管、18为排水绝缘锥管、35为第二排气阀。30为负输出端，21为正输出端，20为测量端子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述：
如图1、图2所示，步骤一：根据真机尺寸，根据真机与模型比例关系，增大水溶液电导率，配置稀释的水溶液，注入水箱1中。打开阀门3，使水箱1中的水注入贯流式水轮机模型4内部和排水箱5。打开第一排气阀34，排出排水箱5中的空气，打开第二排气阀35，排出贯流式水轮机模型4中的空气，使水溶液填满贯流式水轮机模型4和排水箱5中的内部型腔。
步骤二：在步骤一状态下，开启恒电位仪12，通过正输出端21输出电流到起起辅助阳极作用的多个电极22，通过负输出端30导电连接贯流式水轮机模型4，使贯流式水轮机模型4中与水介质接触的筒形件15、泡体16、竖井23、管型座24、导叶17、转轮25、导叶外配26、导叶内配27、转轮室28、尾水管29的表面发生极化，利用数字万用表13测量起到测量电位作用的多个电极22的电位值，得到静态水溶液下贯流式水轮机模型4中主要部件表面的电位分布结果。根据电位分布结果调节恒电位仪正输出端21的电流输出，或改变起辅助阳极作用的电极22的分布状态和分布数量，调整电位分布。
步骤三：在步骤一状态下维持指定时间后，关掉阀门3，启动水泵6，将水溶液抽回水箱1中，关闭水泵6，并排掉排水箱5和贯流式水轮机模型4型腔中的残留水溶液，观察记录静态水溶液中缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、均匀腐蚀的问题。
步骤四：在步骤一状态下，启动水泵6，将来自贯流式水轮机模型4型腔中的水溶液通过回水管7抽回水箱1中，实现水溶液的流动。通过阀门3调节进水流速和压力。记录流速表32和压力表33的流速和压力读数。
步骤五：在步骤四状态下，进行步骤二中的操作，得到动态水溶液下贯流式水轮机模型4中主要部件表面的电位分布结果。根据电位分布结果调节恒电位仪正输出端21的电流输出，或改变起辅助阳极作用的电极22的分布状态和分布数量，调整电位分布。
步骤六：在这步骤四状态下维持指定时间后，进行步骤3中的操作，观察记录动态水溶液中缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、均匀腐蚀的问题。
最后，本发明的保护范围并不限于上述的实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (1)
1.一种贯流式水轮机腐蚀模型试验方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
步骤一：根据真机尺寸和真机与模型比例关系，增大水溶液电导率，配置稀释的水溶液，注入水箱(1)中；打开阀门(3)，使水箱(1)中的水注入贯流式水轮机模型(4)内部和排水箱(5)，打开第一排气阀(34)，排出排水箱(5)中的空气，打开第二排气阀(35)，排出贯流式水轮机模型(4)中的空气，使水溶液填满贯流式水轮机模型(4)和排水箱(5)中的内部型腔；
步骤二：在步骤一状态下，开启恒电位仪(12)，通过正输出端(21)输出电流到起辅助阳极作用的多个电极(22)，通过负输出端(30)导电连接贯流式水轮机模型(4)，使贯流式水轮机模型(4)中与水介质接触的筒形件(15)、泡体(16)、竖井(23)、管型座(24)、导叶(17)、转轮(25)、导叶外配(26)、导叶内配(27)、转轮室(28)、尾水管(29)的表面发生极化，利用数字万用表(13)测量起到测量电位作用的多个电极(22)的电位值，得到静态水溶液下贯流式水轮机模型(4)中主要部件表面的电位分布结果，根据电位分布结果调节恒电位仪正输出端(21)的电流输出，改变起辅助阳极作用的电极(22)的分布状态和分布数量，调整电位分布；
步骤三：在步骤一状态下维持指定时间后，关掉阀门(3)，启动水泵(6)，将水溶液抽回水箱(1)中，关闭水泵(6)，并排掉排水箱(5)和贯流式水轮机模型(4)型腔中的残留水溶液，观察记录静态水溶液中缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、均匀腐蚀的腐蚀问题；
步骤四：在步骤一状态下，启动水泵(6)，将来自贯流式水轮机模型(4)型腔中的水溶液通过回水管(7)抽回水箱(1)中，实现水溶液的流动，通过阀门(3)调节进水流速和压力，记录流速表(32)和压力表(33)的流速和压力读数；
步骤五：在步骤四状态下，进行步骤二中的操作,得到动态水溶液下贯流式水轮机模型(4)中主要部件表面的电位分布结果，根据电位分布结果调节恒电位仪正输出端(21)的电流输出，改变起辅助阳极作用的电极(22)的分布状态和分布数量，调整电位分布；
步骤六：在步骤四状态下维持指定时间后，进行步骤三中的操作,观察记录动态水溶液中缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点腐蚀、均匀腐蚀的腐蚀问题。
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