? １前言
??? 小型水電站由于來水受環(huán)境因素的制約，運(yùn)行工況大多偏離額定工況。按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，小水電站所采用的反擊式水輪機(jī)是不能在低于額定出力的５０％工況下運(yùn)行的，但是出于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素的綜合考慮，只要切實(shí)做好防止氣蝕的措施，小型水電站在低負(fù)荷工況下運(yùn)行是有必要的。
??? 以里石門水庫壩后電站為例，其擔(dān)負(fù)著防洪、灌溉和發(fā)電三項(xiàng)任務(wù)。設(shè)計(jì)時(shí)裝機(jī)容量為１×５００ｋＷ，水輪機(jī)型號(hào)為ＨＬ２２０—ＷＪ—５０Ａ，適用水頭為３８～５４ｍ，流量為１．７７～１．９１ｍ３/ｓ。除了防洪時(shí)（同時(shí)也為豐水期）的滿負(fù)荷運(yùn)行，大多情況下，都低于額定工況運(yùn)行。特別是近年來的大旱天氣，造成水庫水位持續(xù)偏低；同時(shí)下游農(nóng)業(yè)用水和生活用水的迫切需求，再加上華東電網(wǎng)“電荒”的嚴(yán)峻形勢(shì)，迫使其基本上處于低負(fù)荷運(yùn)行。
??? 另外，豐水期來臨時(shí)，為了盡量多利用來水發(fā)電，一般都將發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率因素值提高（即減少無功出力）來多發(fā)有功，大多情況下將功率因素值提高到０．９０～０．９５。因提高功率因素所欠發(fā)的無功，則通過枯水期多發(fā)無功給予彌補(bǔ)，即在枯水期機(jī)組有功出力不足時(shí)，適當(dāng)調(diào)低發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率因素值，以增加機(jī)組的無功出力，一般把數(shù)值設(shè)為０．６左右。
??? 由于上述情況的存在，里石門水庫壩后電站的運(yùn)行工況大多是偏離額定工況低負(fù)荷運(yùn)行的，當(dāng)然，機(jī)組均是在切實(shí)做好防止氣蝕的措施和避開氣蝕嚴(yán)重區(qū)下運(yùn)行的。

??? ２預(yù)防氣蝕措施
??? 水輪機(jī)是水電站中將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作的核心設(shè)備，其重要性可想而知。而水輪機(jī)運(yùn)行的優(yōu)劣及其使用壽命的長短，則與“氣蝕”有著極為密切的關(guān)系。
??? ２．１氣蝕的產(chǎn)生和危害
??? 水輪機(jī)的氣蝕是怎樣產(chǎn)生的呢？在反擊式水輪機(jī)的流道中，由于邊界條件的變化，局部流速的增高，致使壓力下降或因轉(zhuǎn)輪葉片迫使水流的力矩發(fā)生改變，使轉(zhuǎn)輪葉片背面產(chǎn)生負(fù)壓。因?yàn)樗泻屑s５％的空氣和氣核，當(dāng)壓力低于空化壓力時(shí)，就會(huì)發(fā)生空化現(xiàn)象，產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡進(jìn)入高壓區(qū)后，開始凝結(jié)并破裂，四周的水質(zhì)點(diǎn)則高速向氣泡中心撞擊，形成局部高壓，而撞擊后的水質(zhì)點(diǎn)反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)又會(huì)形成局部低壓，產(chǎn)生大量氣泡，這種氣泡的產(chǎn)生和潰裂過程稱為氣蝕。
??? 氣蝕對(duì)金屬材料的破壞作用主要是機(jī)械作用，一種是屬于在屈服點(diǎn)內(nèi)的疲勞破壞，另一種是屬于超過屈服點(diǎn)后塑性變形使它破壞。水在水輪機(jī)的流道中產(chǎn)生空化現(xiàn)象后，這些氣泡隨著水流進(jìn)入高壓區(qū)，在高壓作用下氣泡破裂而四周水質(zhì)點(diǎn)向中心撞擊能形成極高的射流速度，產(chǎn)生對(duì)水輪機(jī)過流邊界的高速?zèng)_擊，瞬間可達(dá)３２００×１０５Ｐａ，并且以１０～２０萬Ｈｚ的頻率進(jìn)行。在反復(fù)沖擊載荷的作用下，金屬部件的表面質(zhì)點(diǎn)由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)為脆性狀態(tài)，即“疲勞”。它使金屬的持久極限即屈服點(diǎn)下降，當(dāng)水擊壓力大于屈服點(diǎn)時(shí)，金屬晶粒脫落，嚴(yán)重時(shí)，水輪機(jī)葉片會(huì)產(chǎn)生空孔、缺口，甚至脫落，造成水輪機(jī)過流部件的破壞。同時(shí)機(jī)組也產(chǎn)生了大量的振動(dòng)和噪聲，降低了水輪機(jī)的出力和效率，并且使水輪機(jī)的檢修周期縮短，增加了檢修工作的復(fù)雜性和工作量。其后果是造成電站運(yùn)行成本升高和人力、物力的耗損。所以，在水輪機(jī)的生產(chǎn)制造，水電站的設(shè)計(jì)施工以及運(yùn)行管理中，都應(yīng)設(shè)法減輕或阻止氣蝕的產(chǎn)生。