魏家堡水电站处于渭河的中下游，过流泥沙主要来自渭河上游北岸的葫芦河、散渡河等支流的黄土丘陵区与傍山区。根据坝址实测资料统计，河道多年平均输沙量为9 680万t，多年平均含沙量为47.30kg/m3。其中汛期输沙量为8590万t，占年输沙量的88.7％，汛期平均含沙量为73.60 kg/m3，输沙量中悬移质占98％以上，悬移质粒径较小，水沙变化规律是大水带大沙、小水带小沙。

    这里分两个阶段对魏家堡水电站水轮机的磨蚀破坏程度进行分析：第一阶段为渠首加闸、加坝工程前的浑水运行阶段（1998--2005年），机组磨损以磨蚀为主；第二阶段为渠首加闸、加坝工程后的清水运行阶段（2005--2015年），机组磨损以空蚀为主。

    浑水运行阶段，水流含沙量高，机组磨损严重。建成投产后，经过2453 h的运行，机组出现了负荷过大、动平衡严重失衡、振动加剧、机组过流部件磨蚀严重的情况，3号水轮机解体后的磨蚀状况统计。其中转轮直径减小了11~20 mm，叶片表面凹坑深度5～10mm，个别叶片磨穿。

    为了解决水轮机的磨蚀问题，魏家堡水电站采取了一系列措施：

    1）通过渠首加闸、加坝工程降低引水泥沙含量。渠首枢纽由原来的无调节变为有调节方式，引水泥沙含量有了明显降低。另外，利用电站压力前池和渠道沉沙池的减沙和沉沙作用，使粒径泥沙的80％沉积在压力前池内，粒径d≥0.25 mm的过机粗沙含量由0.380 kg/m3降低到0.076 kg/m3。

    2）对机组进行结构优化改造。调整了导叶和转轮的翼形形状，使水轮机的相对流速由33 m/s降为27 m/s，减少了水流进口的撞击损失；将转轮上冠的减压孔直径由原来的40 mm扩大到50 mm，并调整减压孔出水角度使出水水流尽可能接近负压区，将顶盖问隙处的高压含沙水流尽快排走。通过以上改进一方面减少了泥沙对上密封环的磨损，另一方面降低了轴向水推力、减少了推力瓦事故的发生。同时将转轮泄水锥加长到40 mm，改型后的转轮有效控制了尾水管的脉动压力，减小了尾水管空腔空蚀的发生概率。

    3）采取水轮机抗磨蚀表面材料的防护措施。经过多次试验和材料性能的对比分析，将水轮机基材材质由ZG25材料更换为ZG06Crl6Ni5Mo材质，水轮机的顶盖、底环采用超高分子聚乙烯抗磨板，水轮机转轮的叶片和导叶表面采用高速火焰（HVOF）喷涂SXH70材料。

    魏家堡水电站经过渠首的加闸、加坝工程和机组的结构优化、水轮机的表面防护、增容改造进一步改善机组的运行工况等系列改进措施，改造后的机组出力基本稳定在6400kW左右，机组的效率稳定在92％左右，机组过机泥沙运行条件也由原来的5％放宽到8％，机组增效11.69％，年利用小时由2 700 h提高到9 700 h，大修周期由过去的1年延长到3年，年发电量由2 546万kW·h提高到9 016万kW·h，发电年收入从800多万元提高到2700多万元，经济效益十分可观。通过弥补过去的技术缺陷，改善了导叶、转轮的空腔和抗磨蚀性能，顶盖、底环的抗磨板重新采用不锈钢抗磨板，仅此一项每年可节约61 370元。