混流式水轮机转轮叶片裂纹故障及其原因分析

混流式水轮机转轮叶片裂纹故障严重影响了水电站的安全稳定运行和经济效益的发挥。大部分叶片裂纹是疲劳裂纹，主要由流固耦合共振诱发的、过大交变应力引起。转轮在设计和制造过程中形成的各种缺陷以及过大的残余拉应力加速了裂纹的萌生和扩展。     

混流式水轮机转轮叶片失效的研究背景、现状及意义

水轮发电机组的运行稳定性,关系到水电站的发电效率和经济效益。混流式水轮机转轮正常运行时,会因为水利因素导致转轮叶片发生疲劳断裂或者出现裂纹,致使检修困难,且维护周期较长,过程繁琐。因此,水轮机转轮叶片的失效,对发电机组的运行具有非常深远的影响。     

基于流固耦合振动分析的水轮机转轮裂纹及制造过程研究

随着不锈钢转轮的广泛应用,单机容量和机组尺寸的增大,大型混流式水轮机转轮叶片裂纹问题日益突出,成为我国大型水电站普遍存在的技术难题.根据国内一些典型水电站水轮机转轮叶片裂纹的实例和相关技术资料,运用流固耦合振动的观点分析了引起裂纹的主要原因,提出了防止裂纹的一些建议.     

关于混流式水轮机转轮应力与机组出力间关系的探讨

国内外水轮机运行实践表明:混流式水轮机转轮叶片运行一段时间后都有不同程度地在应力较高区出现裂纹。一些研究工作提出:这些裂纹是疲劳性质的,必须对叶片进行疲劳设计。要进行疲劳设计,必须知道叶片的载荷谱即应力谱。一般说混流式转轮的应力谱是随机的,它和很多因素有关,是多种因素作用的综合结果。稳定工况下转轮动应力成分不大,一般只占平均应力的10～15%,可按准静态考虑。作者通过总结多年来国内外积累的应力试验成果,发现混流武转轮叶片应力与运行工况很有关系,应力随机组出力变化幅度很大,而且存在一定关系,是引起转轮叶片疲劳失效的主要因素。通过三个电站实测,四个模型转轮试验结果统计,用最小二乘法进行曲线拟合发现:考虑机组运行水头出现的概率,用直线拟合应力与出力的关系能满足工程要求,从而为在目前所具备的测试条件下得到转轮叶片应力谱找到了一个可行的方法,为混流式转轮叶片疲劳研究创造了有利条件。     

加载频率对腐蚀疲劳裂纹扩展速率影响的研究

以混流式水轮机转轮叶片常用材料ZG20SiMn为对象,研究不同加载频率f对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响。建立了频率效应模型图,分析了f和裂纹张开位移v的关系,初探了f对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响机理。试验结果可用于水轮机设计和转轮叶片的寿命估算。     

ZG06Cr13Ni4Mo铸件热处理工艺研究

正随着国家水电事业的发展,大规模区域水电站的建成,水电站上用的转轮、导叶、叶片、上冠等市场需求增多。转轮等产品作为水电站上的关键部件,对其使用有较高的质量要求。导叶是水电站导水机构的关键部件,要求具有更高的疲劳性能及冲击韧度,良好的抗泥沙磨损及耐水气浸蚀性;转轮是水轮发电机组的心脏,由上冠、下环、叶片、泄水锥等部分组成,其质量与性能直接影响到发电     

基于流固耦合的混流式水轮机转轮应力分析

混流式水轮机转轮在正常运行时,会因为水利因素导致转轮叶片发生疲劳断裂或者出现裂纹,为了让机组在合适的工况和频域区间运行,避免因为应力或是振动等问题发生叶片失效。基于流固耦合理论,采用顺序耦合法,通过建立转轮模型、CFD分析、流固耦合应力分析以及振型仿真等操作,分析额定工况和飞逸工况下的运行规律。     

水轮机转轮动应力测量系统的密封措施

某大型水电站的混流式水轮发电机组,自投产运行以来,每次大修检查发现,其转轮叶片一半以上都产生裂纹,裂纹大部份发生在叶片与上冠或下环连接处附近,呈贯穿性发展,最长的有680mm叶片频繁出现裂纹,对机组安全运行有较大威胁,经常补焊给电厂带来巨额经济损失.为了寻找裂纹产生的原因,要测试水轮机叶片的动应力,这就必须解决测试应变片和信号引线的防水密封问题.测试应变片和信号引线要随着转轮旋转,并经受大流量高速水流的连续冲刷,对其进行防水密封并非易事.我们设计的防水密封措施,确保了测试应变片牢固地粘贴在转轮叶片上,确保了测试信号引线稳固可靠,不受潮,不脱落;使转轮叶片工作动应力测试得到成功.     

杨村电站转轮叶片裂纹原因分析及改造实践

转轮叶片裂纹频繁出现对机组的安全稳定运行构成了很大威胁,也会给电厂带来重大的经济损失。由于受选型缺陷、材质、残余应力、水力振动等多种因素影响,杨村电站3台机组转轮都不同程度地出现裂纹。文中对该电站转轮叶片裂纹产生的原因作多方面分析,提出了相应的改进措施,并落实在电站转轮的改造中。通过改造后的运行实践,转轮叶片裂纹的防治取得了初步的成功。     

水轮机转轮叶片裂纹原因分析与研究

水轮发电机组在运行中,由于工艺、水力因素等原因,转轮叶片很容易产生裂纹甚至断裂,导致的结果是机组的寿命减小,停机检修时间长,电站的经济损失也相应增大。为减轻转轮叶片产生裂纹的程度,以某混流式机组为例,从叶片强度、工艺特性等方面进行分析,找到了引起该机组转轮叶片产生裂纹的原因,并采取对应措施,以避免该问题的发生。为今后同类型机组的裂纹问题研究,提供了参考依据。     

基于ANSYS的水轮机转轮流固耦合分析

为了得到水体作用下的混流式水轮机转轮的应力分布规律和变形特征,应用ANSYS有限元分析软件,采用流固耦合分析方法对某混流式水轮机转轮进行了分析。通过建立全流道分析模型,得到了转轮叶片上准确的水压力分布。将流场计算结果应用到结构场中,对转轮不同工况下的刚、强度进行了计算,得到了转轮精确的结构应力和变形。计算结果表明,该转轮在水体作用下最大应力值小于材料许用应力,能够满足强度设计要求;变形量小于设计预留间隙值,保证了转轮在运行时不会与止漏环内表面刮擦,从而引起止漏环脱落;转轮部件的应力数据对准确评估转轮使用寿命具有一定的实际意义。     

大型混流式模型机组动应力及压力脉动测试研究

最近几年在若干水力工程中,由于设计及机组运行调度的不合理,一些电站的机组,尤其是转轮叶片出现了局部裂纹问题,这引起了业界的高度关注。为此,东方电机在模型机组和真机上开展了叶片表面的动应力及表面压力脉动的测试。呈现模型机组测试的结果,通过这种测试发现最大的压力脉动幅值出现在转轮进口边区域,叶片表面上的压力脉动幅值明显大于转轮与活动导叶动静干涉所在的无叶区诱发的压力脉动幅值以及尾水涡所在的尾水管区域诱发的压力脉动幅值。叶片表面的压力脉动对应的主频和动应力对应的主频一致,主要为叶片数通过频率。动应力表现为类转频、尾水涡频率和动静干涉频率的叠加。     

基于CFD流态分析技术的水力机组转轮改型研究

采用CFD流态分析技术,以三维紊流场的分析结果为依据,对水电站的轴流式转轮进行改型.改型结果表明应用CFD流态分析技术预测的水轮机性能具有很好的准确性,三维紊流场分析结果为叶片改型提供了详细的数据,提高了水轮机转轮改型设计的水平.     

转轮工地制造之机加工

文中主要介绍了水轮机的重要部件转轮在电站现场加工的相关技术准备和技术要求，以及如何实现转轮工地加工的过程。为今后大型水轮发电机的转轮在电站现场制造提供可借鉴的经验。     

Numerical simulation of pressure fluctuations in a large Francis turbine runner

The pressure fluctuation caused by unsteady flow in runner is one of the main reasons of vibration for a large Francis hydraulic turbine. It directly affects the steady operation of the hydraulic turbine unit. The existing research of the pressure fluctuation in hydraulic turbine mainly focuses on the unsteady flow in draft tube. Accurate distribution of pressure fluctuations inside a runner is not very clear. In this paper, the numerical method for predicting the pressure fluctuations in runner is investigated and the numerical simulation is performed for a large Francis hydraulic turbine. It is proved that the combination of shear-stress transport(SST) k-w turbulence model and pressure-implicit with splitting of operators(PISO) algorithm could give more reliable prediction of pressure fluctuations in runner. The frequencies of pressure fluctuations in runner are affected by the flow in guide vane and the flow in draft tube. The first dominant frequency is significantly determined by the flow in draft tube, especially at part load condition. This frequency is approximately equal to one-third of the runner rotating frequency. The evident second dominant frequency is exactly equal to the guide vane passing frequency. The peak-to-peak amplitudes of pressure fluctuations in runner at small guide vane open angle are larger than that at large open angle at the same operating head. The amplitudes at points on blade pressure surface are generally greater than that on suction surface. The research results could be used to direct the hydraulic design and operation stability improvement of a large Francis hydraulic turbine.     

注塑模流道尺寸与型腔充填关系的实验研究

为充分发挥模具效能,提高生产力,降低单件成本,生产中经常使用一模多腔模具.优化分流道设计对模具来说是非常重要的.流道的主要作用是使熔体从喷嘴快速而顺畅地注入模具型腔内,微小塑件的注塑成型好坏很大程度上取决于流道的优化设计.笔者对微小塑件注塑成型过程中熔体流动充填过程进行了研究,一模四个微型型腔,分流道系统对称平衡布局,...     

轮胎拧紧设备的改进及应用

传统的螺栓拧紧轴是固定在轴向钢板上的,不能变距,通过把钢板改成滑块结构就能实现变距功能,变距的尺寸由滑块斜槽的偏心距离决定,变距的驱动结构采用环行齿条旋转驱动滑块实现变距功能,同时将控制器MACSPLUS升级为PM3000控制系统。     

基于知识的热流道系统结构设计

分析了注塑模热流道设计现状,以知识单元和结构单元表达概念信息,建立知识库;基于知识驱动对多腔模热流道结构进行设计;对设计结果进行模拟分析和优化;实现了基于知识传递的多腔注塑模热流道系统结构设计.     

大型轴流式水轮机转轮体刚强度对比分析

应用有限元法建立了轴流式水轮机转轮体的力学模型,对比分析了几个典型的大型轴流式水轮机转轮体的应力水平和变形情况,对今后转轮体的刚强度分析及大尺寸转轮体的优化设计具有重要参考价值。