红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理参考文本
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理参考文
本
In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each
Link To Achieve Risk Control And Planning
某某管理中心
XX年XX月
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及
处理参考文本
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1机组参数
白山发电厂位于吉林省桦甸市境内,是“一厂两坝三
站”的大型水力发电厂,也是东北电网中最大的水电厂,在电
网中担负调峰、调频和事故备用。该厂总装机容量1700Ｍ
Ｗ,其中白山右岸电站900ＭＷ(3×300ＭＷ),白山左岸电站
600ＭＷ(2×300ＭＷ),红石电站200ＭＷ(4×50ＭＷ)。红石
电站发电机组为立轴半伞式,水轮机转轮叶片材质是ＺＧｏ
Ｃｒ13Ｎｉ4Ｍｏ,型号为ＺＤ190-ＬＨ-600。其参数为:最
高水头256ｍ;最低水头228ｍ;额定转速1071ｒ/ｍｉｎ;额
定功率5155ＭＷ;设计水头233ｍ;设计流量251ｍ3/ｓ;飞
逸转速240ｒ/ｍｉｎ;吸出高度-4ｍ;最高效率91%;叶片安
放角8°;叶片数5;水轮机转速上升率50%;蜗壳最大水压值04ＭＰａ;叶片法兰直径1100ｍｍ;叶片法兰端面中心距800ｍｍ;叶片法兰把合螺钉分布圆直径ｄ=850ｍｍ。1996年红石电站3号机组在扩大性大修中,检查发现转轮5个叶片存在不同程度的裂纹。
2裂纹发生的部位和特征用渗透探伤法对转轮裂纹进行检查,发现叶片裂纹情况较为严重,裂纹发生的部位均在叶片的根部(包括叶片正面和背面)和叶片正面的出水边处。
3.裂纹产生的原因分析定桨叶片与转桨叶片运行工况比较,定桨叶片在非最优工况下运行的情况多,这样会导致叶片周围水流分布不均,引起涡流带压力脉动对叶片的频繁作用。当水压脉动频率和机组转频接近或相同时则出现共振,会加速叶片裂纹的产生。动水压力过大时相对降低了叶片
的刚度,也会产生纵向裂纹。由于轴流式水轮机转轮叶片为悬臂受力,叶片变截面根部若无过渡圆弧或过渡量小易产生应力集中而出现裂纹。通过对3号机叶片的检查,根部和出水边产生裂纹的重要原因之一是应力集中。为了校核机组叶片在运行中的强度,电厂与制造厂家协作,进行了转轮叶片强度理论计算。通过对红石轴流定桨式转轮叶片各工况下的受力大小比较,其中,在额定转速最大水头工况下计算出的最大应力σｍａｘ=115ＭＰａ,是出现在叶片正面出水边一侧与根部法兰连接处。重力、离心力和水压力3种载荷联合作用下叶片的应力分布情况见图2。3种载荷作用下叶片的变形见图3。转轮叶片最大变形出现在叶片出水边外侧,ｕｍａｘ=219ｍｍ。重力、离心力、水压力分别作用及这3种载荷联合作用的4种工况下叶片的最大动应力σｍａｘ和最大变形ｕｍａｘ见表1。从表1可以看出:水压力是叶片所受载荷中的最主要载荷,3种载荷同时作用时比水压力
单独作用的最大应力稍有下降。机组运转时,叶片的最大应力σｍａｘ=115ＭＰａ,出现应力大的部位易产生裂纹,这与各叶片实际裂纹集中出现的位置相一致。另外,转轮叶片的材料为ＺＧ0Ｃｒ13Ｎｉ4Ｍｏ不锈钢,这种材质的屈服极限为σｓ=665ＭＰａ,水中疲劳极限为σ-1=171ＭＰａ。经过计算,转轮叶片最大应力σｍａｘ=115ＭＰａ虽然远低于材料的屈服极限,也低于疲劳极限,但这一应力是静应力,不包括动应力成分。该机组是轴流定桨式,不象轴流转桨式那样在协联工况下运行,因此其动应力较大。再加上机组振动较大,叶片实际存在的应力是比较大的。由此可见,由于转轮叶片基本应力较高和轴流定桨式转轮叶片运行时的动应力较大,这将会使水轮机转轮叶片在受悬臂负荷的情况下转轮叶片根部应力集中,造成转轮叶片根部与法兰连接处(包括正面和背面)出现裂纹,转轮叶片正面出水边一侧也产生裂纹。由于机组长期低负荷、超负荷或在工况不好的振动区运行,会使
叶片在交变应力作用下产生裂缝或加剧裂纹的发展。红石电站的定桨式机组投产后机组在空载和低负荷工况振动较大,空载工况严重时机组主轴法兰处摆度严重超标,高达4ｍｍ。水轮机工作部位声响振动较大,经现场试验测得,水轮机在空载工况水流通过水轮机转轮流道时,水流中产生了一个扰动频率596Ｈｚ正好接近机组轴系的一阶固有频率60Ｈｚ,因而出现了合拍现象,产生共振。这些问题的存在促使了转轮叶片裂纹的产生。通过以上的分析,认为红石电站3号机组转轮叶片裂纹产生的原因是:机组运行中的悬臂转轮叶片根部应力集中,叶片所受的基本应力较高,加之各种载荷的联合作用时的动应力较大,叶片所受交变动应力在共振工况下不断加剧,材料疲劳,致使转轮叶片产生裂纹。4裂纹的处理对3号水轮机转轮叶片检查出的裂纹的部位、形状、长度及可能继续发展的方向进行了全面的分析,并采取针对性措施对叶片裂纹进行修复,在叶片修复时严格执行修
复方案和遵守焊接工艺。为加强叶片根部的强度,用堆焊的方法有意加大叶片正面出水边一侧与根部法兰连接的过度圆角的“Ｒ”值;为阻止裂纹的延伸,在裂纹的尾部钻止裂孔等措施进行全面处理。
（1）由于裂纹的尾部内应力接近材料的极限强度,在外力或热应力的影响下还会继续延伸。因此,在清除裂纹前需在裂纹的纹尾部位打止延孔截断裂纹,阻止裂纹的延伸。钻直径为8ｍｍ的孔,一般孔深比裂纹深度大4～6ｍｍ。
(2)裂纹的铲除采用速度快、操作简便的碳弧气刨刨除裂纹的方法,防止因刨除裂纹时因温度影响原裂纹的延伸,应由止裂孔处向裂纹反方向清除裂纹,直到去除裂纹为止。为了防止过热引起变形和裂纹扩展,碳弧气刨必须间断使用。同时开出补焊的坡口,坡口的形式主要根据裂纹情况、部位和铲除及施焊方便而定。凡未穿透的裂纹,深度在30ｍｍ以内的可开“Ｖ”形坡口;深度在30ｍｍ以上的可开“Ｕ”形
坡口;靠近根部的采用“Ｖ”形坡口。凡穿透的裂纹,深度在40ｍｍ以内的可开“Ｘ”形坡口;靠近根部的开“Ｋ”形坡口;厚度在40ｍｍ以上的需开“Ｕ”形坡口;靠近根部的开“Ｋ”形坡口。对坡口的表面渗碳氧化层用蘑菇头式砂轮机进行打磨,磨掉氧化层露出母材的金属光泽。
(3)为确保修复处的强度、刚度及材质的可焊性要求,施焊采用机械性能强、抗裂性好、塑性大的Ｇ367Ｍ及奥237不锈钢焊条。使用前必须要在350℃温度下烘干2ｈ,在100℃恒温下进行保温。
(4)为了减少补焊区的应力集中及改善焊缝的金相组织,特别是焊缝与基材过渡区的热影响,防止再次产生裂纹,在焊前对缺陷部位进行整体或局部预热。采用履带式加热板在裂纹部位进行预热,温升速度以8～10℃/ｈ为宜,温度控制在80～120℃。预热温度达到要求后再恒温2～4ｈ即可施焊。施焊采用薄层、分段、退步焊接技术,长焊缝采取分段
焊,每段长100～150ｍｍ,300ｍｍ以上者采取分段退步焊,300ｍｍ以下可由中间向外焊。注意防止施焊修复过程中起弧和断弧产生裂纹。为防止接头处平齐而影响焊缝质量,分段接头处应逐层搭接,正反面焊缝轮番施焊。对深度在40ｍｍ以上的坡口,应使用双侧镶边焊技术;对深度在40ｍｍ以下和靠叶片根部的坡口则可用单侧镶边焊技术。对穿透性裂纹应在其正面焊2～3道焊波后再在其背面用风铲铲除坡口底部的焊瘤,待露出新的焊波时再开始施焊。裂纹堆焊中,底下几层最好用直径32ｍｍ的电焊条并在保证焊透的情况下尽量采用小电流和短电弧(一般2～25ｍｍ),要求焊搭接宽度不小于焊链宽度的1/3,防止咬边与弧坑及弧坑裂纹的产生。
(5)采用锤击法消除焊接处的表面应力,并用砂轮打磨光滑,与叶片的型线一致。
5结语红石水电站3号机水轮机转轮叶片裂纹修复后,机组于1996年12月18日投入运行,经过机组调频、调峰的频繁起停及长时间的带满负荷运行,到1999年2月24日机组运行两年多后,大修检查中未发现有新的裂纹产生。3号机水轮机转轮叶片的修复为机组安全可靠运行提供了保证,为红石水电厂安全文明生产、实现无人值班(少人值守)和创全国一流水电厂奠定了坚实的基础,并创造了可观的经济效益,同时也为我国水电机组出现同类问题的处理提供了宝贵的借鉴经验。
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水轮机转轮叶片裂纹分析及处理
水轮机转轮叶片裂纹分析及处理 马庆增，阚伟民 (广东省电力试验研究所，广东广州510600) 摘要：水轮机转轮的叶片出现裂纹会严重威胁水电厂的安全经济运行。通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析，得出应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因，此外，叶片也存在设计、制造、运行方面的问题，为此，介绍了水轮机转轮叶片裂纹金属无损探伤的常用处理方法和一般工艺。 关键词：水轮机；转轮叶片；应力；有限元；裂纹 水轮机转轮叶片裂纹的频繁产生，对机组安全运行构成很大威胁，也给电厂带来极大的经济损失，因此，分析裂纹产生原因，并对易产生裂纹部位进行无损探伤检查，对及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。 1裂纹产生原因分析 1.1应力集中 采用有限元计算分析得出，转轮在水压力及离心力的作用下，大应力区主要分布在转轮叶片周边上，按第三强度理论计算的相当应力沿叶片周边的分布见图1。从图1可以看出，转轮叶片存在四个高应力区，他们的位置在叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处；叶片出水边正面的中部；叶片出水边背面靠近上冠处；叶片与下环连接区内［1］。 1.2铸造缺陷及焊接缺陷 铸造气孔、铸造砂眼等在外部应力的作用下可能会成为裂纹源，造成裂纹的产生。由于转轮叶片与上冠、下环的厚度相差大，在冷却过程中易产生缩孔、疏松等。铸焊结构的转轮，若焊接工艺不当或焊工没有按照焊接工艺的要求进行焊接，在焊缝及热影响区也会出现裂纹(见图2)。
1.3原设计问题 转轮叶片与上冠、下环间的过渡R角设计较小，引起应力集中。 1.4运行上的原因 长期低负荷、超负荷或在震动区运行会使叶片在交变应力作用下产生裂纹或裂纹情况加剧。 2裂纹无损探伤检查 在大修时对转轮进行无损探伤检查，及时处理缺陷，消除事故隐患是十分必要的。严重的裂纹等缺陷用肉眼和放大镜外观检查即可发现，但较细小的缺陷和内部的缺陷必须用无损探伤检查。常用的无损检测方法有以下几种：磁粉探伤、渗透探伤、超声波探伤、金属磁记忆、射线检测等。裂纹易于产生的应力集中部位，如叶片进水边正面(压力分布面)靠近上冠处、叶片出水边正面的中部、叶片
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理(正式)
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-3394-86 红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分 析及处理(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1机组参数 白山发电厂位于吉林省桦甸市境内,是“一厂两坝三站”的大型水力发电厂,也是东北电网中最大的水电厂,在电网中担负调峰、调频和事故备用。该厂总装机容量1700ＭＷ,其中白山右岸电站900ＭＷ(3×300ＭＷ),白山左岸电站600ＭＷ(2×300ＭＷ),红石电站200ＭＷ(4×50ＭＷ)。红石电站发电机组为立轴半伞式,水轮机转轮叶片材质是ＺＧｏＣｒ13Ｎｉ4Ｍｏ,型号为ＺＤ190-ＬＨ-600。其参数为:最高水头256ｍ;最低水头228ｍ;额定转速1071ｒ/ｍｉｎ;额定功率5155ＭＷ;设计水头233ｍ;设计流量251ｍ3/ｓ;飞逸转速240ｒ/ｍｉｎ;吸出高度-4ｍ;最高效率91%;叶片安放角8°;叶片数5;水轮机转速上升率50%;蜗壳
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施 应尧
水轮机转轮叶片裂纹的产生原因及解决措施应尧 摘要：要想保证水利工程安全，应对可以影响其安全的因素进行分析。在水利 工程中水轮机的使用时间过长或是其它不利情况会导致其出现裂缝，从而阻碍水 轮机组的正常运行，甚至会导致安全事故的出现，给水利工程带来一定的经济损失。所以要想有效的解决水轮机裂缝问题应找出其中的原因并制定出防治裂缝的 方案，在此基础上提升水轮机转轮的工作效率与使用寿命。 关键词：水轮机；转轮叶片裂纹；产生原因；解决措施 1叶片裂纹产生原因 1.1受力分析 转浆式水轮机与混流式水轮机有一定的区别，混流式水轮机在进行叶片固定时，主要是由上冠与下环来进行固定的，所以没有办法根据水流与相关工作情况 进行调节，这样就需要做好工作流程运行设计工作，如果设计工作出现问题会出 现破坏、无撞击进口以及反向出口条件不佳的情况，会改变水流的方向与水流量，最终使水轮机叶片尾处以及微端水管内部会产生移动旋涡，移动旋涡轮流会出现 交变力，交变力的产生会对水轮机的叶片产生冲击并出现共振效应，强烈的振动 最终会造成叶片裂纹。 1.2工作超负荷 由于水电站工作强度相对较大，所以很多工作人员为了提升水轮机的工作效率，常常会超出工作范围，时间长了转轮机的承受时间会超出其本身的承载力， 这也给叶片带来一定的损伤，并导致安全隐患。在对水轮机进行设计时应对其所 处环境进行深刻的了解，由于地域不同水流情况也有所区别，叶片也会在水的应 力下产生变化，当叶片的最大受力点处于出水口与下环间的连接位置时，其受力 相对较弱，在压力长期作用下会导致叶片出现开裂的情况。由于水轮机在使用过 程中难免会因操作流程不符合标准而产生问题与损伤，焊接位置由于受到水流的 长期冲击会产生轻微的变形与气缝。在水轮机生产制作的过程中会因为一些操作 不精准而导致叶片受损，工作操作强度过高会导致叶片出现裂纹，再加之各部分 零件在连接时不精准，叶片会因水流冲击引起滑动，长时间后会因为其不稳定而 产生裂纹。 2解决水轮机转轮叶片裂缝的措施 2.1保证选型的准确性 水电站在选择水轮机型号时应与实际情况相结合，同时将导致叶片裂缝的原 因进行深入的分析，同时对吸出高度、额定转速以及额定处理等相关参数进行计算，在此基础上合理的选择机型。选择正确的机型可以有效的提升其使用寿命并 可以确保其运营的稳定性。此外，当在水压的作用下叶片所产生的振动频率与涡 列间产生共振，这样也会超出叶片的负荷导致裂纹。 2.2对设计进行进一步的优化 相关的设计单位在进行设计时，首先应对水轮机的整体运行效率进行综合性 的考虑；其次，应对压力没动现象进行考虑；第三，在保证水轮机刚度符合要求 的基础上对静强度要求进考量，以此来避免共振的产生；第四，可以适当的增加 叶片的厚度与叶片上冠与下环的焊接弧度，并尽可能的避免应力的集中，同时， 还应有效的避免共振区的出现，以此来避免叶片裂缝情况的发生。 2.3有效的控制水轮机的制造质量 在完成转轮组装后还应根据相关要求完成焊接工作，焊接工作结束后应对焊
水泵水轮机特点
天荒坪抽水蓄能电站 水泵水轮机特点 华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司游光华 浙江安吉313302 摘要天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机组由挪威KVAERNER公司提供，是我国较早从国外引进的大型可逆式机组，自首台机组投产至今已有7年多。本文总结分析了水泵水轮机7年多的运行中出现了一些问题，以供参考借鉴。 主题词天荒坪抽水蓄能水泵水轮机性能“S”形特性不稳定轴向水推力抬机导叶关闭规律 天荒坪抽水蓄能电站安装有6台300MW水泵水轮机组，为单级、立轴、混流可逆式，额定净水头为526米，运行毛水头（扬程）为526米~610.2米，水轮机安装高程为225米，淹没深度为-70米，是目前国内已投产运行的水头和变幅最大的单级可逆式机组，在国际上也较罕见，为使其达到满意的效率和良好的运行稳定性，设计难度大，没有现成的经验可供借鉴。水泵水轮机的参数如下： 水轮机工况：水泵工况：额定容量：306MW 333MW 最大轴出力（入力）：338MW 333MW 额定流量：67.7m3/s 58.80m3/s（最大） 43.00m3/s（最小） 额定转速：500RPM 500RPM 旋向（俯视）：顺时针逆时针 转轮水轮机进口直径：4030mm 转轮水轮机出口直径：2045mm
最大瞬态飞逸转速：720 r/min 最大稳态飞逸转速：680 r/min 水泵水轮机及其辅助设备由挪威GE 公司提供。水泵水轮机大修拆卸方式采用中拆方式。首台机组于1998年9月30日投入运行，2000年12月25日所有机组投产，投产以来运行情况表明，机组性能良好，效率较高，但也出现了一些问题，在技术人员的努力下，通过采取措施，相关问题已得到了较好的解决。 1水泵水轮机的性能和结构特点 1.1效率 按照合同规定，水泵水轮机的效率按照模型试验来验收，合同要求水轮机工况的最高效率≥92.20％，加权平均效率≥90.41％，水泵工况最高效率≥ 91.70％，加权平均效率≥ 91.52％。根据模型试验报告，水轮机工况的模型最优效率为90.61%，折算为原型其整个运行范围内的最优效率为92.28%，加权平均效率为90.317%，而水泵工况下模型最优效率为89.84%，折算原型最优效率为92.17%，加权平均效率为92.01%，除水轮机工况加权平均效率略低于保证值0.083％外，其余均达到合同要求。为了检验真机效率，我们于2001年5月在5号机组上进行了部分水头（扬程）的热力法效率试验，测得水轮机工况下在试验平均净水头566.23 m时，机组出力为210~304.06 MW,水轮机最高效率为92.11％，相应机组出力272.00 MW；水泵工况试验平均净扬程为542.09 m，水泵平均效率为88.99％。从上述结果可以看出，水轮机工况的最高效率已接近模型推算值，水泵工况效率偏
水轮机转轮叶片的制造
水轮机转轮叶片的制造 2007年06月22日星期五10:05 雕塑曲面体混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术摘要：转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件，也是最难加工的零件，目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究，开发实现了大型叶片的多轴联动加工。 关键词：数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机，水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣，对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体。在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造———砂轮铲磨——立体样板检测—的制造工艺，不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术。大型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程。其关键技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五轴联动刀位轨迹规划和计算，加工雕塑曲面体的刀轴控制技术，切削仿真及干涉检验，以及后处理技术等。大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体转轮叶片的多轴数控加工成为可能，这将大大推动我国水轮机行业的发展和进步，为我国水电设备制造业向着先进制造技术发展奠定基础。 " 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点，通过分析加工要求进行工艺设计，确定加工方案，选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相对于叶片的运动轨迹，然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案，直到仿真结果确无干涉碰撞发生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理，生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示。 图-大型混流式叶片的五轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、与下环相接的带状回转面，大可编写一个.*/0程序读入这些三维坐标点，然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法进行曲面造型，如 %图1所示。叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理，或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面分别进行"234$曲面造型，并缝合成实体。 叶片加工工艺规划： 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量。我们根据要加工叶片的结构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经大量的研究分析，决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位，在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装夹。加工正面时，采用在加工背面时配合铣出的和背面型面完全一致的胎具，将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正，仍然采用通用的拉压装置进行装夹。由于叶片由多张曲面组合而成，为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线走刀，对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各处曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方式来加工。对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机床与工件和夹具不碰撞和不干涉情况下，尽量采用大直径曲面面铣刀，以提高加工效率。叶片正背面我们选用刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣，
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施 混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施 水轮机转轮，尤其是中、高比速混流式水轮机转轮中的裂纹现象，在世界各地普遍存在。国外的例子有埃及的阿斯旺高坝、美国的大古力700 MW机，俄罗斯的布拉茨克等。国内有岩滩、李家峡、小浪底、五强溪、二滩等大型水电站，在投运后水轮机转轮都不同程度的出现了裂纹。转轮裂纹严重影响电站的安全运行和经济效益，引起人们的极大关注。 1转轮裂纹的产生原因 转轮为什么会产生裂纹，人们对此做过许多研究，不时地提出一些假设。笔者把转轮裂纹分为规律性裂纹和非规律性裂纹两类。规律性裂纹是指不同叶片上的裂纹具有大体一致的规律，所有叶片都开裂，裂纹的部位和走向也大致相同。非规律性裂纹或者只在个别叶片上发生，或者不同叶片上裂纹的部位、走向和其他特征各不相同。其产生的一般原因分述如下。 1.1规律性裂纹 失效分析结果表明-绝大多数规律性裂纹是疲劳裂纹，断口呈现明显的贝壳纹。叶片疲劳来源于作用其上的交变载荷，而交变载荷又由转轮的水力自激振动引发，这可能是卡门涡列、水力弹性振动或水压力脉动所诱发。 1.1.1卡门涡列 (1)黄坛口水电站1958年投运的4台HL310-LJ-230水轮机，运行不久转轮叶片出水边根部即发生总计67条裂纹。后来查明，在某些水头下，当机组出力在5～8 MW时，叶片出水边卡门涡列频率与叶片自振频率耦合而引起共振，动应力急剧增加，使叶片疲劳开裂。采取修整叶片出水边厚度和形状，提高卡门涡列频率，避开了共振，转轮安全运行多年，再没有发生问题。(2)小浪底水电站水头范围68～141 m,额定出力306 MW。水轮机转轮上冠和下环为13.5不锈钢铸件，叶片由13.5不锈钢热模压后数控加工，再用309 L奥氏体不锈钢焊丝焊成整体。由于是异种钢焊接，转轮焊后不进行消除应力处理。为适应电站水头变幅大和多泥沙的运行条件，水轮机供应商采取了低比转速，小的出口直径(D 2／D 1＝0.88),较大的导叶相对高度(b 0／D 1＝ 0.236),肥大的叶片头部，较厚的叶片出水边(δ=38 mm),喷涂碳化钨和设置筒形阀等技术措施。结果在机组停机过程中，当导叶全关后，由于叶片出水边太厚，转轮中再循环水流所感生的卡门涡与叶片一、二阶弯曲自振频率耦合发生共振，引起巨大动应力并伴生异常声响。在机组大负荷工况下，叶片后的卡门涡列与叶片高阶(五阶)自振频率耦合而引发水轮机固定部件的振动和噪音，
水轮机选择(经典)
第四章水轮机选择 §4.1 水轮机的标准系列 由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。 一、反击式水轮机的系列型谱 表4—1、4—2、4—3、4—4中给出了轴流式、混流式水轮机转轮的参数。 1)、水轮机的使用型号规定一律采用统一的比转速代号。 2)、每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。 二、水斗式水轮机转轮参数 表4—5，系列型谱尚未形成 三、水轮机转轮尺寸系列表（表4—6） 四、水轮发电机标准同步转速（表4—7） 五、水轮机系列应用范围图 为纵座标绘制某一系列水轮机应用范围。 以H为横座标，N 单 1、根据H r、N r→范围→D1，n。 2、水轮机吸出高度的确定H s：根据h s~H的关系曲线确定。 由H r→h s，H s＝h s－▽／900
§4.2水轮机的选择 一、水轮机选择的意义、原则、内容 1、意义 水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。 2、原则 (1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。 (2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电 (3)、提高水电站总效率，多发电 (4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用 (5)、优先考虑套用机组 3、内容 (1)、确定机组台数及单机容量 (2)、选择水轮机型式（型号） (3)、确定水轮机转轮直径D1、n、H s、Z a；Z0、d0 (4)、绘制水轮机运转特性曲线
水轮机转轮叶片数控加工初探
水轮机转轮叶片数控加工初探 近些年来，随着我国科学技术的不断进步，社会经济的持续发展，我国在机械加工等方面的技术水平也有了质的飞跃。而在对水轮机加工工艺方面，通过对技术的不断研究与探索，目前也有了新的进展。文章通过对中小型水轮机转轮叶片的三维集合造型、曲面拟合以及数控加工工艺方法进行了较为详细的分析与描述，并提出了相应的加工与保障方法，希望能够为相关从业人员提供参考。 标签：水轮机转轮叶片；几何造型；数控加工；探讨 1 概述 在水轮机中重要的一个部件就是水轮机转轮叶片，它是不可忽略的一部分，它在加工制造上相对比困难大，这是由于其翼型是比较复杂的空间曲面组合而成的。这就给其加工上带来了一定挑战。在以往的加工工作中，通常使用铸件人工对照样板来进行铲磨，虽然这样的方式较为传统，具有很多优点但其缺憾之处也是不可忽视的。比如，这种传统的加工方法耗费的劳动力较大，所需劳动强度过高，并且其工作环境无法得到保障，导致效率低下。这也给产品的质量带来了一定风险，无法得到保障。叶片的质量有着十分重要的影响，其关系到整个机组振动，空蚀，水利效率等等。其中手工铲磨是数控加工中首先要解决的问题，从这方面进行提高能够将产品质量有效提高。 2 叶片的几何造型 引进美国公司的PersonalDesigner Revision 6.0和Personai Machinist Revision5.0是一个图形自动编程系统，具有良好的用户开发界面，它能用nurbs （非均匀有理B样条）方法，提供精确单一的几何模型，以及统一的曲面与实体的数据结构。可以利用nurbs方法来表示二次曲线、曲面，并且利用这种方法进行的描述可以调节参数，运用起来非常的灵活方便，对控制曲线曲面的形状非常有用。 3 叶片的装夹与定位 3.1 叶片装夹的工装 叶片的定位与装夹是数控加工中的重要环节，在具体的加工工作中还需注意几个坐标系的位置，要保证机床坐标系、工件坐标系以及编程坐标系的重合度。当三者重合后，对于叶片的加工才能更加精准，否则想要加工出全部叶片则会有些困难。可利用成型胎具和点定位装夹方法并根据叶片与胎具的对应面，可编制出胎具上曲面的加工程序以及叶片曲面的加工程序，在同一坐标系下完成。为了能够更好地确保在装夹后叶片在坐标系的统一，可按照胎具曲面加工程序加工好胎具，并设置好机床的对刀位。毛坯在成型面上比较容易产生过定位，而对于这个情况的改进则需要先对胎具进行一定的修改，并确定方法。可利用局部型面点
水轮机调节大纲
第一章 1.水轮机调节的任务 根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，以维持机组转速（频率）在规定范围内，或按某一预定的规律变化． 2.为什么要对水轮机进行调节？通过什么途径进行调节？ 电网负荷一直在变化，负荷的变化导致频率的变化，要维持频率在一定范围内，必须对机组进行调整。利用调速器调整机组转速。 3.水轮机调节的特点 1．水轮机调速器必须具备有足够大的调节功 2．液压元件的调节滞后易产生过调节，不利于调节系统的稳定 3．水击的反调效应恶化调节系统品质,限制了接力器的开关操作速度 4．有些水轮机调速器还具有双重调节机构，从而增加了调速器结构的复杂性 5．具有越来越多的自动操作和自动控制功能 4.什么是水轮机调节系统，什么是水轮机控制系统，二者有什么区别？ 水轮机调节系统是由水轮机控制系统和被控制系统组成的闭环控制系统； 水轮机控制系统是用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差，并将它们按一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统．一般指由水轮机调速器与油压装置所构成的系统。 5.什么是水轮机调速器，调速器的典型系统结构有哪些？ 由实现水轮机调节及相应控制的机构和指示仪表等组成的一个或几个装置的总称． 调速器通常由测量、综合、放大、执行和反馈等元件组成。 6.调速器有哪几种分类方法？具体是怎么分的？ 1. 按工作容量分： 特小型调速器，小型调速器，中型调速器，大、巨型调速器 2. 按供油方式分： 1）通流式调速器 2）压力油罐式调速器，压力油罐式调速器又分为组合式和分离式 3. 按调节机构数目分： 单调节调速器，双重调节调速器 4.按元件结构不同分： 机械液压型和电气液压型，电气液压型又分为模拟型电气液压调速器和微机型电气液压调速
水轮机的选型设计
水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷
水轮机调节
1、反应电能质量指标：电压和频率。 2、水轮机调节：在电力系统中，为了使水轮发电机组的供电频率稳定在某一规定的范围内而进行的调节。 3、水轮机调节系统由调节对象和调速器组成。调节对象有引水系统、水轮机、发电机和电力系统。。 4、Kf 越大，或者δf 越小，或者转速死区越小，离心摆的灵敏度越高。 5、系统越稳定:TW 越小、TA 越大、en 越大、TD 越大、bp 越大 6、Tw 大则应增加bt 以减小水击。，Ta 小则应增加bt 以减小转速变化值。 7、水轮机调节的途径：改变导叶开度或喷针行程，方法是利用调速器按负荷变化引起的机组转速或频率的偏差调整水轮机导叶或喷针开度使水轮机动力距和发电机阻力距及时回复平衡从而使转速和频率保持在规定范围内。 8、水轮机调节的特点：自动调节系统、一个复杂非线性控制系统、有较长引水管道开启或关闭导叶时压水管道产生水击、随电力系统容量的扩大和自动化水平的提高对水轮机调速器的稳定性，速度性，准确性要求高。 9、调速系统的组成：被控对象，测量元件，液压放大元件，反馈控制元件。 10、引导阀的作用：把转动套的位移量的变化变转变为压力油的流量的变化，去控制辅助接力器活塞的运动。 11、硬反馈又称调差机构或永态转差机构，输出信号与输入信号成比例的反馈称为硬反馈或比例反馈。用于实现机组有差调节，以保证并网运行的机组合理地分配负荷。 12、软反馈又称缓冲装置或暂态转差机构或校正元件，只在调节过程中存在，调节过程结束后，反馈位移自动消失，这种反馈称为软反馈或暂态反馈。作用是提高调节系统的稳定性和改善调节系统的品质。 13、硬反馈的作用：实现机组有差调节保证并网运行的机组合理非配负荷。 14、硬反馈的组成：反馈椎体、反馈框架、螺母、螺杆、转轴、传动杆件。 15、软反馈的作用：提高调节系统的稳定性，改善调节系统的品质。 16、缓冲装置的组成：壳体，主动活塞组件，从动活塞组件，针塞组件，弹簧盒组件。 17、 18、调差机构的作用：用于改变机组静特性斜率，确定并列运行机组之间负荷的分配，防止负荷在并列运行机组之间来回窜动。 19、调差机构的组成：螺母，螺杆，反馈框架，转轴 20、转速调整机构的作用：当机组单机运行时用于改变机组转速，当机组并列于无穷大电网运行时用于改变机组所带的负荷。 21、转速调整机构的组成：手轮、螺杆、螺母。 22、调节系统的静特性：统节系统处于平衡状态时机组转速与发电机出力之间的关系。 23、调节规律的输出信号接力器位移y 与输入信号转速x 之间的关系称为调节规律。PI ：比 例积分型S K K S G I P PI /)(+=，PID 比例积分微分型s K s K K s G D I P PID ++=/)( 24、 bp 与调节系统的构造有关，与机组特性和运行水头无关。 ep 与两者都有关。 25、调速器的典型环节：比例环节、积分环节、理想微分环节、实际微分环节、惯性环节。 26、按元件结构不同分为：手动、电动、机械液压型、电气液压型、微机调速器； 27、按容量分为：特小型、中小型、大型调速器； 28、按执行机构不同分为：单调节（混流，轴流定浆式）、双调节调速器（轴流转浆，贯流转浆，冲击式）； 29、按调节规律：PI 型，PID 型 30、按所有油压装置和主接力器设置情况分为：整体式和分离式。 31、离心摆工作原理:当离心摆在额定转速时，如果转速增加则离心力增大，重块外张使转动套升高；反之则转动套下降，这样，离心摆转速的变化就以转动套位置的高低反映出来 32、离心摆的作用：将机组转速偏差信号按比例装换成装套的位移信号，传递给引导阀。 33、离心摆静特性：离心摆静态方程式表示在稳定工况时，离心摆的转速几乎与转动套行程之间的对应关系。 34、离心摆的输出量转动套位移与输入量转速偏差时成比例的。
水轮机调节名词解释
一．名词解释 1.水轮机调节:在自动调节装置（调速器）控制下的水轮发电机组，按照预定的功能、性能 和程序完成电能生产的调节及控制过程。 2.水轮机调节系统：用来检测被控参量（转速、功率、水位、流量等）与给定参量的偏差， 并将它们按照一定特性转换成主接力器行程偏差的一些设备所组成的系统。 3.水轮机调节系统的静特性：指调节系统处于稳定平衡状态时的机组转速与出力之间的变 化关系。 4.机组惯性时间常数:是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。 5水流惯性时间常数:是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特征时间常数。 6接力器的最短关闭时间:接力器以匀速由全开到全关位置所用时间。 7调节保证计算：在设计阶段就应计算出上述过渡过程中最大转速上升值及最大压力上升值.工程上把这种计算称为调节保证计算. 8闭环开机： 9调节时间：Tp是指从阶跃扰动发生时刻开始到调节系统进入新的平衡状态为止所经历的时间. 二．思考题 1.水轮机调节的方法：根据负荷变化引起的机组转速或者频率的偏差，利用调速器调整水 轮机导叶或喷针的开度，使水轮机动力矩和发电机阻力矩及时恢复平衡，从而确保转速或者频率在规定的的范围内。 2.调差率e值与什么因素有关 3.水轮机调节系统与其他原动机调节系统相比，有什么特点：1）受河流自然条件的限制， 其单位工作介质的能量较小。2）由于工作介质不同，水流的运动惯性较汽流的较大，长引水管道的水电机组水流惯性尤为明显。3）某些水轮机具有双重调节机构，增加了水轮机调速器的复杂性。4）水电机组在电力系统中承担着调频、调峰和事故备用等任务，随着电力系统容量及结构复杂程度的不断增加，水电机组在电力系统中的作用更加明显。 4.利用开度限制机构的作用 5.水轮机调速器的分类方式有哪几种:1)按元件结构分为机械液压和电气液压，其中，电气 液压又分为模拟电气液压和数字电气液压2）按系统结构分为辅助接力器型、中间接力器型和调节型3）按照控制策略分为PI（比例+积分）调节型，PID（比例+积分+微分）调节型和智能控制型4）按执行机构数目分为单调节调速器和双调节调速器5）按工作容量分为大型、中型、小型、特小型。 6.什么是危机调速器所采用的数字测频方法计数法 7.调差机构的主要作用 8.机组并网运行时，若b=0，电液调速器如何调整负荷 9.目前水轮机调速器按其结构框图的特点可分为哪几种 10.水轮机微机调速器有哪几种工作状态停机状态空载状态发电状态调相状态 11.水轮机微机调速器和模拟电液调速器系统结构的主要区别 12.在根据水轮发电机组的运动方程推到甩负荷过渡过程中最大转速上升的估算公式时，采 用了哪几种假定 13.微机调速器的调节模式有哪几种1）频率调节模式（转速调节模式）（FM）2）开度调节
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施
混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施 发表时间：2019-10-18T16:27:10.287Z 来源：《知识-力量》2019年11月46期作者：董哲[导读] 近些年，在我国快速发展的背景下，人们的生活水平不断提高，人们对水电厂各项设备安全性的重视度越来越高。转轮是水电厂混流式水轮机的核心部件，其运行的安全性对水电厂的生产运营有着重要的影响。在水电厂混流式水轮机的实际运行过程中，转轮经常会出现一些问题，例如裂纹、泥沙磨损以及气蚀等，这些都给水电厂的生产造成了很大的隐患。本文主要先对水电厂混流式水轮机转轮常见的 破坏问题及产生原因进行分析，进而探讨相应的维修 （华北水利水电大学，河南省郑州市 450045） 摘要：近些年，在我国快速发展的背景下，人们的生活水平不断提高，人们对水电厂各项设备安全性的重视度越来越高。转轮是水电厂混流式水轮机的核心部件，其运行的安全性对水电厂的生产运营有着重要的影响。在水电厂混流式水轮机的实际运行过程中，转轮经常会出现一些问题，例如裂纹、泥沙磨损以及气蚀等，这些都给水电厂的生产造成了很大的隐患。本文主要先对水电厂混流式水轮机转轮常见的破坏问题及产生原因进行分析，进而探讨相应的维修措施。 关键词：混流式水轮机；裂纹原因；维修措施 引言 随着我国经济的不断发展，资源消耗的速度也在不断的加快，水电站的发展越来越普及，成为了社会主义建设中不可或缺的重要组成。转轮是抽水蓄能电站混流式水轮机中的核心部件，在实际的运行过程中，由于机组发电和抽水工况频繁正转和反转，运行工况复杂，混流式水轮机转轮作为混流式水轮机重要受力结构部件，该区域在机组运行中容易发生裂纹，近些年混流式水轮机转轮出现多起裂纹问题，使机组被迫停役。转轮裂纹的出现，不仅为机组的安全稳定运行带来了极大的威胁，为抽蓄电站的正常经营带来了经济损失和社会损失，所以要想确保水电站安全稳定运行，必须通过无损检测技术对混流式水轮机转轮定期探伤，及时发现并有效处理转轮裂纹问题。采取有效的预防控制措施，确保机组运行安全性和稳定性。 1混流式水轮机之转轮概述 转轮是各种类型水轮机正常运行不可缺少的核心部件，其主要功能就是将水能转换为机械能。而且转轮也在一定程度上直接决定着水轮机的过流能力强弱、水力效率高低、运转工况的稳定与否以及汽蚀性能是否良好的关键因素。在实际操作中，转轮的各个部分设计和制造必须要充分满足水力设计的型线要求，必须要具有高强度且具备较强的抗汽蚀的能力以及耐磨损的性能。根据水轮机转轮所转换水流能量的形式不同，可以将水轮机分为反击式和冲击式水轮机两大类。将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。根据转轮区域水流运动方向的特征，反击式水轮机又可分为轴流式水轮机、混流式水轮机、斜流式水轮机以及贯流式水轮机。其中混流式水轮机由于水头型号和流量大小的不同，其配备的转轮形状也存在区别。一般而言，水头越高的话转轮的叶片高度就要适当减小且长度要相应增加，水流的流动在转轮中越加趋于幅向流动。随着水头高度的降低，转轮的叶片长度要相应变短且高度要逐渐增加，如此水流流动的方向就越来越趋于轴流方向。然而，不论是什么形状的转轮一般都是由转轮上冠、转轮下环、转轮叶片、上下止漏装置以及泄水锥和减压装置组成。 2水电厂混流式水轮机转轮常见的破坏问题及产生原因分析 2.1裂纹 裂纹是水电厂混流式水轮机转轮常见的破坏现象。调查发现，混流式水轮机在运行一定的时间之后，其转轮都或多或少地会出现一些程度不一的裂纹，其中最容易出现裂纹的地方是转轮叶片与轮毂之间的过渡区，其次还有焊接缝和母材交接的部位、焊接根部受力最为集中的部位等。裂纹的产生不仅会给混流式水轮机的运行带来巨大的隐患，而且还会给水电厂造成严重的损失。裂纹破坏的出现主要有以下几方面的原因。 2.2铸造焊接不足 在转轮的实际运行过程中，当对设备施加一定的外部力量时，砂眼、铸造气孔等的存在会使得转轮产生裂纹。另外，转轮叶片在受冷产生缩孔时会出现松动的情况，这种情况与转轮的上冠及下环的厚度有着重要的关联。在铸造混流式水轮机的转轮时，如果焊接人员没有严格按照焊接工艺的要求进行焊接，或是没有正确应用焊接工艺，都会使得混流式水轮机转轮在焊接缝间或是受热影响区产生裂纹。 3水电厂混流式水轮机转轮裂纹的维修措施 3.1裂纹控制措施 3.1.1制定有效的修复焊接工艺，并对焊接工艺进行评定。在叶片焊接修复过程中严格按照工艺技术要求进行； 3.1.2裂纹修复过程中，严格把控确保裂纹彻底清除，裂纹清除后进行PT或MT检测确认；裂纹清除时碳刨表面必须用 风动砂轮机或椭圆型磨头将气刨表面打磨出金属光泽，以消除表面渗碳层； 3.1.3为了减少焊接后的变形和残余应力，尽量选择低应力的焊材，焊条直径尽量选择小直径焊条；待修复区域及附近应进行焊前预热，预热温度100℃以上；焊接时采用多层多道焊，焊接层间温度控制在100~150℃之间，尽量控制焊接变形量到最小，同时应采用不锈钢风铲锤击的方法消除焊接应力；焊接完成后立刻用石棉布保温补焊区，缓慢冷却，避免冷却速度过快，产生冷裂纹； 3.1.4尽量减少氢的来源和消除气体的来源。选用低氢或碱性焊条，将待焊区域坡口及其附近油污、水等有害杂质清除干净；焊条进行烘干、去水、干燥处理，以便彻底除去水分；考虑在转轮基坑内的湿度较低时施焊；尽量选用低强匹配的焊材，这样可降低焊接接头的拘束应力，降低冷裂纹的形成几率。 3.2焊接修复 3.2.1焊前预热 在焊接前，应对需要焊接区域的相关范围（一般为150mm）内的母材进预热，不可使预热区域骤然升温，应以均匀的方式，直至其温度达到110℃。当温度达到标准温度时，则焊前预热完成，接下来便可开始进行焊接修复工作。但要注意的是，在焊接过程中应使得母材的温度保持在标准温度的水平；在焊接修复完成后，还须做好保温措施（2h以上）。
水泵水轮机全特性
水泵水轮机全特性 1．水泵水轮机全特性曲线 抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。 水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。 图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线
2．水泵水轮机全特性曲线的特点 通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点： （1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。
论水轮机调速器控制
论水轮机调速器控制 水轮机调速器问世以来,水轮机调速器先后经历了三代的发展:水压放大、油压放大式的机械式液压调速器(20世纪初—20世纪50年代)、模拟电路加液压随动系统构成的电液式调速器(20世纪50年代—20世纪80年代)和微机调节器配以相应的机械液压系统构成的微机调速器(20世纪80年代至今)。目前微机调速器以可靠性高、操作简便全面取代其他类型的调速器。 标签：水轮机调速器;水轮机调节系统;PID调节;调速器控制 0 前言 水轮机调速器是水轮发电机组的一个重要辅助设备,其状态的好坏直接关系到发电机的供电质量并影响水轮发电组的安全稳定和经济运行,现在大中型水轮机调速器都是微机型的,是一种高度智能化的调节设备,其硬件结构又是千差万别,并趋向于集成化、模块化方向发展,外部结构越来越紧凑,因此,在现场运行中我们必须充分清楚其工作特性和控制原理,并通过一系列试验来检验运行中水轮机调速器的状态性能,如静特性和开、停机,空载摆动,空载扰动,甩负荷等动态特性试验,为水电厂检修服务提供安全可靠的保证。 1 水轮机调节 水轮机调节是通过水轮机调节系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。水轮机调节系统是由调节控制器、液压随动系统和调节对象组成的闭环控制系统(如图1)。通常把调节控制和液压随动系统统称为水轮机调速器。 图1 2 水轮机调速器 水轮机调速器作用是保证水轮发电机的频率稳定、维持电力系统负荷平衡,并根据操作控制命令完成各种自动化操作,是水电站的重要基础控制设备。水轮机调速器的分类方法较多,按调节规律可分为PI和PID调速器。 表1 PID调速器的参数设置项目 调速器PID运行参数修改参数字母缩写负载频率调节PID参数永态转差系数bp缓冲强度bt缓冲时间Td负载开度调节PID参数加速度时间常数Tn缓冲强度bt2缓冲时间Td2负载功率调节PID参数加速度时间常数Tn2缓冲强度bt3缓冲时间Td3空载运行PID参数加速度时间常数Tn3缓冲强度bt4缓冲强度Td4加速度时间常数Tn43 微机调速器依据调节器(电气部分)及机械液压系统(机械部分)的不同形式,有以下区分
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理正式版
Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处理正式版
红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析 及处理正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1机组参数 白山发电厂位于吉林省桦甸市境内,是“一厂两坝三站”的大型水力发电厂,也是东北电网中最大的水电厂,在电网中担负调峰、调频和事故备用。该厂总装机容量1700ＭＷ,其中白山右岸电站900ＭＷ (3×300ＭＷ),白山左岸电站600ＭＷ (2×300ＭＷ),红石电站200ＭＷ(4×50ＭＷ)。红石电站发电机组为立轴半伞式,水轮机转轮叶片材质是ＺＧｏＣｒ13Ｎｉ4Ｍｏ,型号为ＺＤ190-ＬＨ-600。其参数为:最高水头256ｍ;最低水头228ｍ;额定转速
1071ｒ/ｍｉｎ;额定功率5155ＭＷ;设计水头233ｍ;设计流量251ｍ3/ｓ;飞逸转速240ｒ/ｍｉｎ;吸出高度-4ｍ;最高效率91%;叶片安放角8°;叶片数5;水轮机转速上升率50%;蜗壳最大水压值04ＭＰａ;叶片法兰直径1100ｍｍ;叶片法兰端面中心距800ｍｍ;叶片法兰把合螺钉分布圆直径ｄ=850ｍｍ。1996年红石电站3号机组在扩大性大修中,检查发现转轮5个叶片存在不同程度的裂纹。 2裂纹发生的部位和特征用渗透探伤法对转轮裂纹进行检查,发现叶片裂纹情况较为严重,裂纹发生的部位均在叶片的根部(包括叶片正面和背面)和叶片正面的出水