水电在绿色发展、新能源等战略性新兴产业和传统产业转型升级中，具有不可替代的特殊作用。随着三峡、二滩、瀑布沟等一批大型水电工程的陆续投入使用，水轮机的设计尺寸越来越大。过流部件结构形状复杂，且长期处于复杂的载荷条件下，运行一段时间后相继出现不同程度的裂纹破坏，如国外的萨扬，国内的龚嘴、泸定、瀑布沟、溪洛渡等电站。过流部件裂纹问题已成为影响电站安全稳定运行的常见现象，对经济效益产生极大的危害，仅龚嘴电站7号机组因活动导叶裂纹造成的经济损失就高达数千万元，因此对过流部件裂纹问题的研究日趋紧迫

到目前为止，国内外对过流部件裂纹的研究仅停留在优化设计层面，罕见系统性研究，加之大渡河流域投产和在建机组已达到47台，装机13918MW，龚嘴、铜街子和瀑布沟等电站相继出现过流部件裂纹问题，对相关裂纹产生的机理、预警及防护问题研究更是迫在眉睫。在此背景下，大渡河公司开展了水轮机过流部件状态智能管控与防护修复关键技术研究。主要研究内容如下

1.创造了过流部件智能管控技术。开创性开展了转轮动应力分析和疲劳寿命分析，形成全频域转轮动应力计算分析方法和流程，得到转轮整个表面的疲劳损伤，可对转轮裂纹的部位进行准确预测。结合历史故障数据生成过流部件故障状态数据模型。建立了水电机组过流部件数据感知监测系统，实时提取过流部件监测参数的特征分布，当过流部件状态与故障状态数据模型接近时，发布过流部件裂纹故障的早期预警。实时掌握过流部件状态，自动对状态进行评判智能生成运维策略，从而实现水电机组故障早期预警及诊断，避免非计划停机事故

2.研发了过流部件裂缝防护新材料。研发了过流部件裂缝防护新材料。开发了复合树脂砂浆和聚氨酯弹性体系列裂缝防护新材料，并提出了配套施工工艺和装备，对过流部件空蚀和裂纹进行防护和修复，有效抑制过流部件关键部位裂纹的产生，显著提高了抵御恶劣工况的能力和过流部件的使用寿命，大大提高了机组发电效率和经济效益

3.研发了活动导叶裂缝预控产品。针对水轮发电机组多年运行后，活动导叶密封磨损漏水进而加剧密封处汽蚀的恶性循环问题，研发了一种用于水轮机导水密封结构的钢塑复合抗磨板及活动导叶立面密封板。两者配合使用能够确保导叶在停机全关状态下具有良好的密封性，同时在开停机时具有良好的抗汽蚀能力，保障机组安全运行，增加发电效益

通过对水轮机过流部件开展状态智能管控与防护修复，可以在最大程度上预防和降低裂纹带来的停机事故，降低设备检修的成本。仅龚嘴电站、铜街子电站机组应用本项目成果对机组过流部件提前防护或修复处理，每台机组每年可多发电100小时左右，提高了设备利用率，减小了检修时间，显著地减少了处理故障所需的巨大人力、物力支出，为电厂的安全生产，提升效益起到了巨大作用，2015~2018年产生经济效益4388.34万元。在新冠肺炎疫情期间，通过该技术，实时掌握并预测过流部件状态，减少了检修作业与人员聚集，保证了人员健康与设备安全

项目成果可广泛应用于全国及国际水电机组，具备良好的推广前景和经济效益。项目成果已经在大渡河流域公司全面应用，保障了流域梯级电站安全优质运行，推动了大型流域水电站群设备健康管理理论发展和技术进步，提升了水电机组安全稳定运行水平