大型辊流式水轮机转轮叶片制造技术的发展

近年来，采用模坟成型技术制造水轮机转轮叶片已成为的趋势。本文简要介绍了国内外大中型混流式水轮机转轮叶片制造技术的发展，如叶片选材，毛坯准备，模压成型技术等。     

国外大型混流式水轮机转轮的制造

近年来,国外广泛采用低碳马氏体钢制造大型水轮机转轮.本文给出了这类材料的成分及性能,介绍了国外大型混流式水轮机转轮的制造技术.对苏联的模压成形叶片技术作了叙述.     

大型水轮机叶片铸件的研发

转轮叶片制造技术是水轮机制造业的关键技术之一,它反映水轮机制造商竞争能力和水平的核心技术。将大型水轮机转轮叶片铸件制造过程中的铸件形状尺寸、化学成分、力学性能、铸件内部和外部无缩孔或缩松、零缺陷或少缺陷等质量要求进行质量要素分析,并与叶片产能建立联系,进而转化为工艺设计的技术路线,包括CAE指导下的铸造工艺设计及木模制作、造型过程、熔炼及微量元素控制、热处理过程、型线检测过程,为大型水轮机叶片铸件提供了制造工艺的研发决策。     

水轮机转轮叶片热弯模

水轮机转轮叶片热弯模哈尔滨电机厂（１５００４０）曹宗洪，吴文旭通过引进消化国外水轮机制造先进技术，在“天生桥”水轮机４．５ｍ转轮叶片上首次应用热弯工艺，成功地弯制了叶片。采用热弯成形加工的不锈钢叶片，精度高，叶型一致，抗气蚀性好，将较大地提高转轮质量...     

水轮机叶片热喷涂技术研究现状及展望

水轮机叶片热喷涂技术是水轮机制造的关键技术之一.近十几年来,水轮机迅速朝着巨型化、高可靠性方向发展,热喷涂技术在降低成本,提高转轮叶片使用寿命等方面取得了良好效果.一些先进热喷涂工艺和涂层检测技术在水轮机行业中逐步得到推广应用,在水轮机叶片纳米涂层和复合涂层方面也取得新的进展.简要从工艺、材料、设备、涂层检测等几个重要的部分对热喷涂技术在水轮机叶片方面的研究现状进行介绍,并对目前水轮机叶片热喷涂存在的问题进行探讨.     

水轮机叶片热模压成形技术的研究

介绍了水轮机叶片热模压成形及其关键技术,并探讨了数值模拟技术在水轮机叶片热模压成形中的应用.     

大型抽水蓄能水轮机转轮铸造技术研发

从产品结构、铸造工艺(铸件补缩技术、砂芯成型技术等)、钢水精炼工艺、热处理工艺及铸件精整工艺研究抽水蓄能水轮机发电机组转轮整体铸造技术。针对铸件复杂的螺旋回转型薄壁结构,设计一种间断式圈冒口解决转轮铸件螺旋状圆周分布热解的补缩问题,同时研究转轮砂芯的整体3D打印成型技术,完成转轮整体铸造技术开发,实现了转轮的整铸、近终形成形,降低产品的开发成本及制造周期。     

水轮机叶片热模压成形技术的研究

介绍了水轮机叶片热模压成形及其关键技术，并探讨了数值模拟技术在水轮机叶片热模压成形中的应用。     

岩滩水轮机新转轮叶片的研制

1铸件结构及技术要求岩滩水轮机发电机组单机容量330 MW,混流式转轮机组,转轮直径8 m。叶片最大轮廓尺寸为4 420mm×3 300 mm×1 500 mm,净重9.43 t,叶片材质为ZG04Cr13Ni4Mo,钢液需要VOD精炼。1.1制造难点岩滩叶片属于三维扭曲变断面结构的大型板状不     

功果桥水轮机转轮叶片残余应力测试

在诸多导致混流式水轮机转轮产生裂纹的因素中,叶片焊接残余应力的影响不容忽视.文中主要介绍了功果桥水电站在加强转轮现场制造焊接过程质量控制的同时,对转轮现场焊缝进行了X射线残余应力测试,并对测试结果进行了分析,为科学评估转轮的制造工艺提供了依据.     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上，对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟。得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明，焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面的附近的叶片上。这个结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为。     

混流式转轮焊接残余应力测试新装置与新方法

混流式转轮叶片出水边焊接接头区域存在的较高残余应力是导致转轮疲劳开裂的重要原因,混流式转轮焊后及热处理后的焊接残余应力测试已经成为转轮制造过程中的必要工艺,其测试精度及效率对转轮制造质量及效率有重要影响.根据转轮的结构特点研发了新型残余应力测试装置,并根据转轮疲劳开裂的特点确定了针对混流式转轮焊接残余应力测试的新方法,实际应用试验结果表明测试所得结果能够真实反映热处理前后转轮易开裂区域的残余应力分布情况.新型测试设备及方法完全适用于混流式转轮的残余应力测试,而且具有非常高的测试精度及效率.     

混流式转轮局部处理技术与局部压应力区的优化

焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能．在优化混流式转轮焊接工艺、实现转轮叶片出水边焊接接头熔合区附近易开裂区域压应力化的基础上,对局部加热及锤击处理对转轮易开裂区域的应力场分布的影响进行了数值模拟和真机试验测试分析．结果表明,采用局部加热和局部锤击的方法均可以对转轮易开裂区域的焊接残余应力场进行调控,优化转轮的局部压应力区,进一步提高转轮易开裂区域的残余压应力值,形成高压应力区,扩大压应力区范围,促进转轮易开裂区域压应力化的实现,有效的提高转轮的抗疲劳性能．     

Digital manufacture of large-grade hydro turbine's blades

The blade is one of the vital components and the most difficulty in manufacturing of large hydro turbines. In order to cost-effectively and productively manufacture these kinds of blades, a series of innovative digital techniques have been developed. It includes the digital design of hydro turbine blades based on manufacturers’ requirements, computer-aided location and the machined error evaluation with three-dimensional digitized measure, tool path generation strategy for enhancing machining efficiency and controlling deviation in NC machining, tool path generation and NC machining simulation by means of a virtual NC machining environment for blades, and feasible strategy and the systematic scheme for manufacturing of large blades with 5-axis simultaneous CNC machining technology. The developed innovative digital manufacture techniques have been successfully applied in the manufacturing of both the large grade Kaplan and Francis hydraulic turbine blades. It has been shown that the higher efficiency and the better surfaces finish accuracy can be achieved in practical engineering.     

叶片的应力状态对混流式水轮机转轮失效的影响

在解决焊接热源沿任意空间路径移动的加载问题以及具有复杂形状的叶片在焊接时与空气之间的散热问题的基础上,对转轮实体模型焊接过程的温度场与应力场进行了数值模拟。得到了焊接应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明,焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近的叶片上。结合转轮工作应力的分布状态,解释了混流式水轮机转轮的失效原因。     

局部锤击法对水轮机转轮焊接残余应力场的影响

针对混流式水轮机转轮在服役过程中出现裂纹的情况,在利用数值模拟技术研究局部锤击法对转轮焊接残余应力的影响的基础上,对某水电站转轮的焊接残余应力进行了研究.结果表明,普通工艺下,转轮叶片出水边附近的焊接残余拉应力的最大值出现在焊缝的熔合线附近;局部锤击法可以起到降低锤击部位的焊接残余拉应力的作用.当锤击部位的温度接近或超过材料本身的塑性温度时,叶片危险区域焊接残余应力峰值的降低效果非常明显;当锤击温度比较低时,残余应力的效果不明显.     

Wavelet packet analysis for the propagation of acoustic emission signals across turbine runners

Acoustic emission (AE) signals propagated across turbine runners incur attenuation due to propagation distance and structure interface. Wavelet packet transform (WPT) was used to analyze the attenuation characteristics of AE signals. A series of experiments had been carried out on an HLA286a-LJ-800 Francis turbine runner and AE signals were obtained from standard pencil lead break sources. The experimental results indicate that the WPT technique is an effective tool in extracting the attenuation characteristics. The feature packet can reflect the attenuation characteristics of signals across the runner. As a result, the pressure on data transmission and storage can be decreased by extracting feature packet coefficients using the wavelet packet technique, which indicates the feasibility to apply the AE technique to monitor the running state of turbine runners on site.     

非平衡浇注系统的人工平衡设计与数值仿真

针对注射模非平衡浇注系统的特点,提出了利用BGV值计算浇注系统的平衡加CAE辅助分析相结合的设计方法。并以一个一模24腔非平衡浇注系统的注射成型模型为例,讨论了其非平衡浇注系统人工平衡设计的方法和过程。通过CAE模拟分析可以看出,这种辅助手段拓宽了非平衡浇注系统人工平衡的设计思路,提高了人工平衡浇注系统的设计准确度,归纳了一些非平衡浇注系统人工平衡设计方法和规律,指出浇注系统平衡设计不仅受浇口参数影响,分流道参数和注射成型工艺参数等同样对浇注系统的平衡有较大的影响。     

热流道注射模流道板设计

介绍了热流道注射模流道板上流道的布置形式,简述了自然平衡和流变学平衡2种流道设计原理,此原理可保证充模熔体有合理的剪切速率和允许的压力损失,还讨论了流道板加热器设计与加热功率计算方法,简单论述了流道板设计时应注意的问题。     

热流道注射模热流道板的设计

介绍了避免或减小热流道模具中热流道板加热后膨胀导致喷嘴的中心线产生的偏移的几种补偿结构,列举了3种热流道板加热功率的计算方法,可为热流道模具的设计提供参考。