水电机械抗空蚀合金涂层材料研究进展
张兴敏
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张兴敏 ,. 水电机械抗空蚀合金涂层材料研究进展[J]. 材料科学研究,2022.10. DOI:10.12721/ccn.2022.157205.
摘要:
水电机组振动信号中蕴含着机组运行状态信息及多数故障征兆,因此获取有效的机组振动信号十分必要。然而,受传感器故障、电磁干扰、采集设备故障和通讯设备损坏等影响,水电机组振动监测采集信号往往数据质量低下,常表现为数据缺失和数据突变,严重影响机组健康状态评估和预测。本文对水电机械抗空蚀合金涂层材料研究进行分析,以供参考。
关键词: 水电机械空蚀涂层合金材料
DOI:10.12721/ccn.2022.157205
基金资助:

引言

传统水电机组振动信号的清洗降噪通常采用时域、频域及时频域分析方法,但其依赖于信号数据的连续性,不适用于数据缺失情况。同时,离群点、异常点等突变数据,将导致机组健康状态评估、故障诊断的漏判与误判。此外,机组运行过程中振动信号随水头、功率、转速和导叶开度等工况条件变化波动较大,而传统方法仅通过信号的振动幅值进行降噪清洗,忽略工况因素的关联影响,易导致误删或漏删数据。

1机械自动化技术在水利水电工程中的应用

1.1分类详述了水利水电工程中的机械自动化设备需求

针对水利水电工程施工的相关问题,施工过程中使用的各大类机械自动化设备,包括起重吊装机械、运输机械、土石方机械、压力机械、地基处理机械、原料制作机械等。同时,根据不同类机械使用目的的不同,该书仔细讲解了各类机械自动化设备的应用方法,并对设备的优劣势进行分析,以此来指导工程施工人员的实践操作。以运输起重设备为例,现阶段的起重设备已经实现了自动化控制和操作,如塔式起重机、缆索起重机、门式起重机、门座起重机等实现了功能的自动化,这显著地提升了水利水电工程的施工速度与工程效率,产生了实际的经济价值和效益价值。

1.2拓展分析了水利水电工程中的机械自动化优势与意义

对自动化技术的应用优势及未来发展方向进行了剖析。一方面,机械自动化技术的应用有效地提升了水利水电工程施工的效率,并显著地改善了施工过程与工程工艺,这对于该领域的从业者而言具有巨大意义。另一方面,水利水电工程领域的机械自动化技术在未来阶段还将进一步发展,这需要该领域研究人员和工程人员的反复试验和不懈努力,而这也为相关研究人员的研究工作指明了道路。

2水利工程施工技术问题的解决对策

2.1施工导流技术

在水利水电项目中,筑坝很常见,在筑坝工程中对导流技术的要求相当苛刻。由于施工方控制的导流技术程度直接决定着工程质量、耗时、成本等是否达标,所以筑坝前务必全面了解项目的特征,合理、详细地策划项目施工计划,面对项目中可能产生的导流,施工人员可以通过修建大坝来处理这个问题。利用引导和疏通河水,确保工程建设质量,同时设计一套科学的导流方案并实施,可以有效管控施工进度和施工成本。为了防止不同导流技术水平对项目进度和成本所造成的影响,建设方可在枯水期进行项目建设。水利项目和普通工程项目不一样,作业时分枯水期和汛期,所以也被显著的季节条件所影响,完善枯水期的混凝土项目和土石项目建造作业准备,工作人员、资金、设施、技术等各方面因素需进行制衡及调整,便于汛期到来前项目的筑坝作业和导流项目都能顺利完成,以保障工作人员的安全为宗旨,确保项目质量和进程符合预期。

2.2完善对施工人员与施工设备管理

有效解决水利工程施工技术中具有的不良现象,不仅要通过相关措施整体提升施工技术水平,而且要强化操作人员的技术水准、具备优良的施工控制设施。水利项目承包方需加强培养工作人员的技术掌握水平,在实践中取得进步,在工程施工中,需调度专业的施工人员进行作业记录,做好项目检验督查工作,及时找出弊端并进行处理。设计图的审核任务需相关技术人员协助一同完成,加强施工设施管理工作,提升作业设施的质量,按照本部门当前的经济情况,完成优良设备的采购工作,便于施工设施有效服务于水利项目的建设,项目竣工后需严格审核并验收,加强各个环节的有效管理,确保项目质量,提升项目建造水平,推动水利水电项目作业技术的进步。要想水利项目施工技术不断得到进步,首先需要有合理的施工技术做支撑,然后具备优秀的技术人员及高匹配的施工机器设备,只有具备超高的施工技术水平,才能用最低的成本保障项目高进度、高质量完成。面对水利水电项目作业技术产生的不良现象,技术人员应严格对待,寻求解决方案,加大企业施工控制程度,提升相关工作人员的业务水平,准备高端的工程机械,唯有这样,才能打造一流、优质的水利工程。

3抗空蚀合金涂层材料

3.1硬质合金

硬质合金是目前水电行业应用最成熟的防护涂层材料,主要由硬质相和粘结相构成。其中硬质相可提升涂层耐磨性能;粘结相通常为单质金属或合金,具有较高的断裂韧性以改善涂层抗空蚀性能。由于硬质合金涂层开发较早,国内外相关研究已较为丰富,当前水电行业应用最为广泛的系列主要包括WC⁃Co、WC⁃Co⁃Cr、Cr3C2⁃Ni⁃Cr、WC⁃Cr3C2⁃Ni⁃Cr等,主要采用超音速火焰喷涂、激光熔覆、堆焊等方法制备,取得了良好的抗空蚀效果。基于前期研究,近年来硬质合金复合强化材料成为抗空蚀涂层研究热点之一。采用微米/纳米双峰复合型WC粉末制备WC⁃10Co⁃4Cr涂层,主要由WC相、非晶CoCr相和微量W2C相组成;涂层孔隙率降低40%,开裂韧性提高45%,淡水抗空蚀性能提升大约1倍,在研究中证实双峰复合粉末提高抗空蚀性能的结论。部分学者在硬质合金粉末中添加稀土氧化物、Ni基合金、陶瓷颗粒等强化相,进一步提高涂层材料的强韧度、致密度等物理性能,也取得了较好的复合强化效果。硬质合金涂层硬度高,但易受孔隙率和硬质相脆性失效影响,严格控制原材料和制备工艺是获得具有良好抗空蚀性能硬质合金涂层的关键。

3.2其他合金

目前铜基空蚀防护涂层的研究多以铜基多元合金系和铜基自熔合金系为主。采用热喷涂技术制备了5种铜基多元合金涂层,并研究了涂层空蚀破坏机理和应用可行性,发现超音速火焰喷涂CuNi04涂层耐空蚀性能接近2310合金,适合空蚀环境使用。利用氧乙炔焰喷焊技术制备的CuNiSiB/30%WC复合覆层相对耐气蚀性为1.27,具备良好的抗空蚀性能。钛基空蚀防护涂层的研究多集中在Ti⁃Al系金属间化合物合金上。采用热浸镀法在Ti6A14V合金表面制备TiAl3涂层,相同条件下蒸馏水空蚀累计失重减少50%,3%NaCl溶液中空蚀累计失重减少40%。Ti⁃Al基合金有高弹性性能及加工硬化能力,可吸收和释放更多的空蚀冲击能量,延缓裂纹形成,减小表面损伤,表现出良好的抗空蚀性能。

结束语

针对水电机组数据缺失难以从时、频域进行降噪和传统数据清洗未考虑工况因素影响导致误除或漏除、密集异常值无法剔除等问题,利用本文方法能够较好的对水电机组运行过程中异常数据进行清洗,但存在一定的正常数据误删情况并且尚未考虑缺失数据填补,下一步应着重研究如何降低正常数据误删率及设计缺失填补算法。

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