魏家堡水電站處于渭河的中下游，過(guò)流泥沙主要來(lái)自渭河上游北岸的葫蘆河、散渡河等支流的黃土丘陵區(qū)與傍山區(qū)。根據(jù)壩址實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，河道多年平均輸沙量為9 680萬(wàn)t，多年平均含沙量為47.30kg/m3。其中汛期輸沙量為8590萬(wàn)t，占年輸沙量的88.7％，汛期平均含沙量為73.60 kg/m3，輸沙量中懸移質(zhì)占98％以上，懸移質(zhì)粒徑較小，水沙變化規(guī)律是大水帶大沙、小水帶小沙。

    這里分兩個(gè)階段對(duì)魏家堡水電站水輪機(jī)的磨蝕破壞程度進(jìn)行分析：第一階段為渠首加閘、加壩工程前的渾水運(yùn)行階段（1998--2005年），機(jī)組磨損以磨蝕為主；第二階段為渠首加閘、加壩工程后的清水運(yùn)行階段（2005--2015年），機(jī)組磨損以空蝕為主。

    渾水運(yùn)行階段，水流含沙量高，機(jī)組磨損嚴(yán)重。建成投產(chǎn)后，經(jīng)過(guò)2453 h的運(yùn)行，機(jī)組出現(xiàn)了負(fù)荷過(guò)大、動(dòng)平衡嚴(yán)重失衡、振動(dòng)加劇、機(jī)組過(guò)流部件磨蝕嚴(yán)重的情況，3號(hào)水輪機(jī)解體后的磨蝕狀況統(tǒng)計(jì)。其中轉(zhuǎn)輪直徑減小了11~20 mm，葉片表面凹坑深度5～10mm，個(gè)別葉片磨穿。

    為了解決水輪機(jī)的磨蝕問(wèn)題，魏家堡水電站采取了一系列措施：

    1）通過(guò)渠首加閘、加壩工程降低引水泥沙含量。渠首樞紐由原來(lái)的無(wú)調(diào)節(jié)變?yōu)橛姓{(diào)節(jié)方式，引水泥沙含量有了明顯降低。另外，利用電站壓力前池和渠道沉沙池的減沙和沉沙作用，使粒徑泥沙的80％沉積在壓力前池內(nèi)，粒徑d≥0.25 mm的過(guò)機(jī)粗沙含量由0.380 kg/m3降低到0.076 kg/m3。

    2）對(duì)機(jī)組進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造。調(diào)整了導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪的翼形形狀，使水輪機(jī)的相對(duì)流速由33 m/s降為27 m/s，減少了水流進(jìn)口的撞擊損失；將轉(zhuǎn)輪上冠的減壓孔直徑由原來(lái)的40 mm擴(kuò)大到50 mm，并調(diào)整減壓孔出水角度使出水水流盡可能接近負(fù)壓區(qū)，將頂蓋問(wèn)隙處的高壓含沙水流盡快排走。通過(guò)以上改進(jìn)一方面減少了泥沙對(duì)上密封環(huán)的磨損，另一方面降低了軸向水推力、減少了推力瓦事故的發(fā)生。同時(shí)將轉(zhuǎn)輪泄水錐加長(zhǎng)到40 mm，改型后的轉(zhuǎn)輪有效控制了尾水管的脈動(dòng)壓力，減小了尾水管空腔空蝕的發(fā)生概率。

    3）采取水輪機(jī)抗磨蝕表面材料的防護(hù)措施。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和材料性能的對(duì)比分析，將水輪機(jī)基材材質(zhì)由ZG25材料更換為ZG06Crl6Ni5Mo材質(zhì)，水輪機(jī)的頂蓋、底環(huán)采用超高分子聚乙烯抗磨板，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片和導(dǎo)葉表面采用高速火焰（HVOF）噴涂SXH70材料。

    魏家堡水電站經(jīng)過(guò)渠首的加閘、加壩工程和機(jī)組的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、水輪機(jī)的表面防護(hù)、增容改造進(jìn)一步改善機(jī)組的運(yùn)行工況等系列改進(jìn)措施，改造后的機(jī)組出力基本穩(wěn)定在6400kW左右，機(jī)組的效率穩(wěn)定在92％左右，機(jī)組過(guò)機(jī)泥沙運(yùn)行條件也由原來(lái)的5％放寬到8％，機(jī)組增效11.69％，年利用小時(shí)由2 700 h提高到9 700 h，大修周期由過(guò)去的1年延長(zhǎng)到3年，年發(fā)電量由2 546萬(wàn)kW·h提高到9 016萬(wàn)kW·h，發(fā)電年收入從800多萬(wàn)元提高到2700多萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。通過(guò)彌補(bǔ)過(guò)去的技術(shù)缺陷，改善了導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪的空腔和抗磨蝕性能，頂蓋、底環(huán)的抗磨板重新采用不銹鋼抗磨板，僅此一項(xiàng)每年可節(jié)約61 370元。