摘要：如何实现能源的高效利用，已经成为社会发展中一个亟待解决的问题。水轮机是一种能够实现能量转换的机械设备，可以借助水流动过程中所产生的能量进行发电。为了进一步提高水轮机的工作效率，针对水轮机转轮在使用过程中的常见问题展开讨论，并提出一些切实可行的检修建议。
关键词：水轮机；转轮检修；问题分析
如何解决“在保护自然资源的基础上提高供电质量”这一问题，已经引起了世界各国的广泛关注。水轮机发电，不仅是对水能源的进一步开发，而且能基本实现清洁发电，为健康持续稳定的发展奠定坚实的基础。转轮是水轮机的重要组成部分，需定期进行检修，根据检修中存在的问题，提出相应的解决对策，希望能够对水轮机的高效应用有所帮助。
1混流式水轮机转轮概述
由于水头型号、流量的大小上有差异，混流式的水轮机需要配备转轮的形状同样也有着大小的区别。大多情况下，混流式水轮机转轮的水头高度越高，转轮叶片的高度则会与之相反，要适当降低，与此同时还要增加长度，只有这样转轮时，水流的流向会向幅向也会随之流动。水头高度不同程度的降低，随之转轮叶片的长度也会变短，增加高度的同时转轮中水流的流向也会趋于轴流方向。这里值得注意的是，无论是何种形状的转轮，基本上都是由转轮上冠、转轮下环、上下止漏装置、转轮叶片和减压装置所构成的。
2转轮检修中常见问题的分析
2.1泥沙对转轮的损耗
泥沙会造成转轮的非正常损耗，损耗程度取决于泥沙量的多少。通常来说，未经处理的水或多或少都含有一定量的泥沙，当含有泥沙的水流过水轮机时，会对管道造成相应的磨损，使管道出现变形、变薄等问题，严重的甚至会造成转轮轮叶损坏。水中所含有的泥沙，除了会造成转轮的非正常损耗外，还会进一步加剧气蚀对转轮的破坏。
2.2气蚀对转轮的破坏
气蚀对转轮的破坏相对来说比较普遍。水轮机发电原理是，将水流动过程中所产生的动能和重力势能根据一定的计算公式转化成电能。水在流动过程中很难保证各个接触面压力的均匀性，不可避免的会产生一些气泡，进而对水轮机的运转产生不利影响。通常，转轮中气蚀的形成会经历如下过程：第一阶段，接触面逐渐变得不平整；第二阶段，凹陷处加深，形如“蜂窝”状；第三阶段，凹陷处进一步加深并且穿透，部分材料出现脱落现象。
2.3一般情况下转轮出现裂的原因
轴流式的水轮机转轮叶片会出现裂纹主要是因为转轮叶片裂纹使用的铸造材料关系较大。根据现在的调查结论可以看出，现在使用较多的是马氏体不锈钢叶片材料，这种材料的抗疲劳性明显要低于碳钢或是其它的低合金钢：首先转轮出现裂纹和其铸造的质量、铸造的加工工艺关系十分密切，这其中任何方面的瑕疵或是缺陷，都会早成转轮叶片出现裂纹的情况，例如，气孔、缩孔、砂眼和疏松等情况；其次水轮机转轮叶片有着自身特点，叶片过长、厚度较薄，因此在进行作业时，受到来自水流的快速冲击，使得叶片与水产生振动，而叶片出水边是靠枢轴与其根部进行连接的，因此不能利用弹性变形来释放应力；导致其出现裂纹，现在使用三维流体理论对转轮进行设计，而且叶片的线性也在进行不断的改进，转轮水利性能得到了一定的改善和提高，厚度在不断的降低，这也导致水力设计不能提供转轮所能承受的动载，这样就不能进行有效的疲劳强度的计算，在抗动载荷的能力不足时，使得转轮因疲劳过度而产生损坏的情况。
3检修转轮的合理建议
3.1提高焊接水平
焊接是水轮机维修中的常用技术之一，能够有效修补泥沙和水压对水轮机转轮所造成的非正常损耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆焊接技术在水轮机转轮维修中的应用包括以下几点。第一，清除多余部分。在进行焊接之前，应该先清理转轮表面，从而更好地分辨出磨损较为严重的地方，在维修中重点修补。比如，对于那些材料尚未完全脱落，但结构稳定性较差的地方，应及时将已经松动的材料剥离，然后进行打磨，并使用相同材质的材料进行修补、焊接。第二，对水轮机的转轮进行加热。在对转轮进行维修的过程中，若维修面较大的话，则需要在维修之前对转轮的表面进行加热，多采用烘烤方式。有时也可根据实际情况进行简单加热，即用热水对无需维修的部分进行加热。第三，保证填充材料与原材料的相似性。用来修补转轮的材料，应最大程度保证与转轮本身材料属性的相似性，从而有效提高焊接质量，防止水轮机使用过程中裂纹问题的出现。第四，选择抗气蚀性好的材料。气蚀对转轮的损耗非常大，为了保证水轮机的高效运转，应选用材质较好的材料，将气蚀对转轮机的损耗降至最低。
3.2提高轮叶质量
轮叶质量的好坏，将直接决定转轮使用时间的长短。因此，必须要注重对轮叶生产品质的提升。首先，应注重样板的设计与制作。水轮机中的轮叶结构比较复杂，任何一点的误差，都会造成轮叶形状的改变。在挑选样板时，可以优先选择磨损程度较轻的转轮，这是因为磨损程度越轻，则代表该轮叶越符合水轮机的运行需要。其次，必须要严格按照样板进行制作。在制作轮叶时，剖面上的一些曲线会出现偏差，此时就需要对照样板适当地进行打磨。
3.3积极分析研究裂纹的预防措施
一般情况下，造成轴流式水轮机叶片出现裂纹的情况主要是，由于叶片局部所承受的循环应力幅值，已经超过了原有的叶片材料设定时能承受的疲劳极限值，这样就会让水轮机转轮出现一定的疲劳与损坏。因此必须要在这个环节进行改善。首先 准确预测转轮叶片的动载荷谱，然后在确定振动源，基于此提出一些有效的预防措施，有效的减少动载荷幅值，这样可以在根本上杜绝叶片裂纹的状况发生；其次 通过使用先进的工艺措施，有效的消除叶片上的残余应力，阻止转轮上的裂纹出现；最后，有效的提高材料在水下的抗疲劳性能，设置浇口与冒口，合理的避免铸造缺陷的发生，提高转轮表面的光洁度，这样可以有效的缓解水边的应力，减缓或是阻止叶片疲劳裂纹的发生。
3.4提高裂纹的处理与修复
积极的提高对裂纹的处理和修复技术。根据技术标准修复水轮机转轮裂纹时，采用小电流、窄焊道的技术手段，严格按照焊接流程进行操作。需要注意的是在进行焊接时的连接口的处理，避免出现太过粗糙的焊点，确保转轮的使用性能。
3.5提高检修技术
提升检修人员的专业技术水平，能够大大提高检修工作的准确性，为保证水轮机持续稳定的运转奠定基础。首先，应加大对专业检修人员的招聘力度，打造一支优秀的水轮机检修团队。其次，加大对新技术、新理念的引导力度，鼓励维修人员积极学习专业维修技术，为水轮机检修水平的提高奠定基础。最后，完善检修管理制度，按照工作流程，定期开展检修工作。
4结束语
用电需求量逐渐增大，对供电质量的要求也变得越来越高。无论是从可持续发展观的角度来看，还是从促进社会发展的角度来看，都应该大力推广水轮机在发电过程中的应用并加大检修力度。只有这样，才能在保证供电质量的同时，减少对不可再生资源的消耗，实现清洁发电，为人与自然的协调发展奠定基础。要不断提高水轮机转轮的检修水平，从而大大降低水轮机应用过程中出现问题的可能性。
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论文作者:杨永恒
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/2
标签：转轮论文; 水轮机论文; 叶片论文; 裂纹论文; 气蚀论文; 材料论文; 泥沙论文; 《基层建设》2018年第29期论文;