水轮机转轮裂纹的原因及预防措施

笔者结合近年来水轮机转轮叶片发生的裂纹事件,分别阐述了混流式水轮机、轴流式水轮机、冲击式水轮机和贯流式水轮机的转轮叶片发生裂纹的主要原因,尤其对混流式水轮机转轮产生裂纹的原因从水力方面、设计方面、铸造缺陷、制造工艺、运行工况及共振等多因素综合作用进行了探讨,并通过实例分析,提出了裂纹处理和预防措施。     

水轮机转轮叶片裂纹分析及处理

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。     

高水头运行对水轮机转轮叶片裂纹影响因素浅析

对龙羊峡水电站机组在首次高水头运行后发现转轮叶片裂纹的具体情况和特点进行了介绍与分析,得出高水头运行是水轮机转轮叶片裂纹产生原因之一,但不是主要原因。水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因是多方面综合而成的。提出水轮机转轮叶片裂纹处理的建议。     

迪什林水电站转轮动应力测试及裂纹原因分析

开展水轮机转轮动应力现场测试是叶片裂纹原因分析的重要手段之一。由于轴流转桨式水轮机转轮结构复杂,开展转轮叶片动应力现场测试的难度也相对较大。本文针对Tishrin水电站轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹问题,对其2号机进行了全面的转轮动应力和机组稳定性试验研究,介绍了Tishrin水电站轴流转桨式水轮机转轮动应力现场试验的试验方法及有关试验结果,对转轮叶片产生裂纹的原因进行了分析探讨。本文是国内外首次成功开展大型轴流转桨式水轮机转轮叶片动应力测试,具有一定的科研和应用价值。     

水电机组摆度增大和转轮裂纹的分析处理

本文对柘林水电厂2号水轮发电机组近年来在运行中摆度异常增大和水轮机转轮叶片与上冠间出现裂纹两个缺陷,分析了转轮叶片产生裂纹和机组摆度增大的原因,并介绍了摆度增大和转轮裂纹的处理方法。     

刘家峡水电厂1#水轮机转轮叶片裂纹分析

本文介绍了刘家峡水电厂1#水轮机转轮叶片的裂纹情况,分析了叶片铸造缺陷、存在卡门涡共振、转轮叶片出水边与叶片联接部位存在应力集中等造成叶片裂纹的主要原因,并介绍了加大转轮叶片出水边与下环联结处的过渡圆角、转轮叶片出水边修型、避振运行等相应的处理措施。     

澜沧江流域大型水轮机转轮裂纹综合防控技术探讨

本文结合澜沧江流域大型水轮机转轮裂纹综合防控项目,通过对澜沧江流域已投产大型水轮机转轮裂纹的检测、检验、运行调整试验和统计分析,探索转轮叶片固有频率分布规律和水轮机避振运行技术,从转轮结构、转轮检修、机组运行控制等软硬件方面,归纳整理切实可行的大型水轮机转轮裂纹综合防控技术,为澜沧江流域和其它流域即将投产的水轮机转轮裂纹防控工作提供技术储备,减缓或杜绝大型水轮机转轮在运行过程中产生裂纹。     

水轮机转轮裂纹修复工艺的研究

通过对水轮机转轮裂纹修复几种传统工艺比较分析，针对水电厂检修特点提出了可采用不热处理进行修复的观点，并在理论研究和实际应用的基础上，较系统地提出了一套转轮裂纹修复工艺措施。     

加补强块的转轮叶片裂纹处理

分析了转轮叶片加补强块后,补强块与叶片出水边连接位置容易产生裂纹的原因,制定了修复工艺,罗列了修复过程中所用的设备、材料和工具。经合理铲磨和抛光处理有效修复了裂纹。     

黄河万家寨水轮发电机组稳定运行的综合措施

通过对万家寨水轮发电机组真机测试数据的分析研究 ,发现该水轮机转轮叶片发生裂纹的主要原因是受现行水轮机选型原则的限制 ,该站部分水轮机在高水头下稳定性差 ,而同时转轮叶片出水边与上冠相接部位应力有较高集中所致。提出了为保证混流式水轮机高水头段的稳定性 ,应保证转轮叶片负压侧进口脱流线穿过最大水头的观点 ,并据此划分了水轮机的 3个运行区域 ,指导机组运行于稳定区 ,使转轮裂纹大幅度减小。同时通过对转轮采用补焊应力释放三角块的补强措施、机组动平衡试验、机组补气量试验、水轮机转轮泄压孔封堵试验等研究 ,为万家寨水轮发电机组的稳定运行提出了一系列的综合措施 ,其中部分措施已起到了作用 ,提高了机组运行的稳定性     

混流式水轮机转轮叶片裂纹问题

空蚀、泥沙磨损和疲劳裂纹是影响水轮机寿命的三大主要因素,过去人们只是更加注意空蚀和泥沙磨损,而没有把裂纹摆在重要位置。近年来,由于水轮机材料和研制水平的提高,空蚀已不再是电站运行维护的主要难题。但随着使用参数的提高,单机容量和机组尺寸的增大,不锈钢转轮的广泛应用,混流式水轮机的稳定运行问题,或者说混流式水轮机转轮叶片裂纹和尾水管里衬钢板撕裂问题（以下简称“裂纹问题”）逐渐突出,并已引起国内外同行的普遍关注。本文列举了国内外一些电站水轮机转轮裂纹的实例,分析了引起裂纹问题的主要原因,提出了防止裂纹的一些建议。     

岩滩水电站3号机减振改造研究

本文通过对岩滩电站楼板强振原因和转轮裂纹的分析，针对岩滩电站的具体情况，通过采用负倾角叶片、增加叶片数、降低模型转轮最优单位转速和CFD分析等减振措施的应用，优化设计了A773a转轮用于岩滩电站减振改造。通过模型试验判断该转轮用于岩滩电站可以消除岩滩电站楼板强振；有限元分析结果可知消除了叶片裂纹；真机半年的运行和试验证明楼板强振消除。另外岩滩电站减振成功改造可以对其它大型机组的振动和裂纹问题提供借鉴和参考。     

水轮机转轮叶片的数据拟合研究与工程应用

本文介绍一种用于水轮机转轮叶片的曲面拟合方法——B样条空间曲面拟合法,用该方法编制了叶片的曲面拟合及水轮机转轮的流场、强度、振动等问题的有限元分析网格的形成程序。最后给出了某电站转轮叶片的有限元分析网格的图形。     

轴流式水轮机转轮体的接触应力分析

轴流式转轮体与叶片枢轴相配合区域的应力状况是转轮体设计中关注的焦点。本文应用新开发的ＳＤＲＣ／Ｉ－ＤＥＡＳ程序的接触分析功能，对轴流式转轮体的接触应力进行了分析，所得结果比不考虑接触更为合理，对指导转轮体的设计有益。     

二次整体回火处理混流式水轮机转轮叶片裂纹

本文介绍了浙江省湖南镇水电站水轮机转轮叶片裂纹情况及其处理方法，并分析了叶片发生裂纹的原因。同时还介绍了针对在裂纹处理过程中可能产生的变形问题所做的试验。     

水轮机转轮叶片模压成型技术

介绍了水轮机转轮叶片模压制造所涉及的叶片展平方法、压模设计制造、叶片模压成型工艺及热处理等技术,并对今后制造模压叶片提出了一些改进措施。     

可逆转轮三维流动的涡动力学诊断研究

本文将涡动力学理论引入可逆转轮内的双向三维流动诊断中，从叶片对流体做功能力分析过流部件的设计状况，通过对沿流线的截面上总压流积分的分解，找到产生对总压不良影响的动力学根源和位置，并利用叶片表面的边界涡量流分布来分析对叶片力矩产生不良影响的区域，为改进转轮流动设计提供直接的诊断依据。     

混流式转轮上冠型线变化对水轮机水力性能的影响

为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。     

700MW大型水轮机转轮裂纹原因分析

本文通过对某电厂ZG00Crl3Ni5Mo材料的700MW水轮机转轮裂纹进行实物取样,结合裂纹形貌和取样位置、化学成分分析、裂纹附近金相组织检验、裂纹断面电镜及能谱分析、裂纹断面分析等分析和试验结果,对该叶片裂纹的产生原因进行综合分析,造成裂纹的原因为：叶片局部区域产生共振,共振使叶片在弧坑处（B点含铜6．99％,可判断为电焊机电缆短路造成的弧坑）形成疲劳源并沿疲劳源处发展,形成疲劳裂纹。