摘要：水轮机转轮是水轮机的重要组成部分，其轮毂与叶片间过渡区在力学性能上是整个转轮的薄弱环节，该区域在机组运行中容易发生裂纹。本文介绍了紫坪铺水力发电厂水轮机转轮在检修中发现的裂纹情况以及对裂纹的分析和处理，并提出电厂在机组运行方式以及维护检修方面的建议。
关键词：水轮机、转轮检修
1 前言
水能清洁、可重复利用，是世界各国优先开发的第一能源。在对水能的利用过程中，水轮机充当了不可替代的角色，它是将水的动能和势能转变为电能的大型机械，其转换效率高，一期投入后的运行成本低，效益高，因此在各国得到了大力发展。
2 水轮机转轮常见的损坏形式
2.1气蚀
气蚀是高速水流中压力分布不均。造成汽泡的生成和破灭而带来的一系列破坏作用。反击型水轮机都存在气蚀．区别仅在程度或部位不同上。气蚀会降低水轮机效率。损伤流道壁，造成振动和噪音，甚至影响运行的稳定性。气蚀对流道壁画的破坏有—个发展过程：先是变暗、发毛、形成针孔、麻面；继而形成峰窝状组织；进一步发展成穿孔，局部金属的脱落。混流式转轮。气蚀主要发生在轮叶背面。如图l所示。轮叶背面靠出水边的地方；靠下环的区域；以及上冠的部分区域就经常见到气蚀损害。轴流式转轮，气蚀常集中在轮叶背面靠出水边的区域；以及轮叶的边沿地方。高水头的混流式水轮机，转轮的止漏环和上冠背面，顶盖边沿等处也常发生气蚀破坏。甚至活动导叶的端面与顶盖、底环之间也町能发生气蚀破坏。
2.2泥沙磨损
水流挟带泥沙通过水轮机就会形成泥沙磨损，它主要表现在损害流道上。如将流道壁混流式转轮常见的气蚀区域面磨薄；使轮叶形状改变；在壁面上造成大范围的鱼鳞状浅坑，在某些局部造成火炬状深坑；形成沟槽或磨穿成孔等等。
泥沙不仅形成磨损，还促进和加速气蚀，这两种破坏经常共同作用，因而有人称为“磨蚀“。不过—般说来。以泥沙磨损为主的破坏，流道壁面坚实而光滑，以形成鱼鳞坑为代表。而以气蚀为主的破坏，流道壁面疏松，凹凸不平，以形成峰窝组织为代表。
3 气蚀及密损的焊补
用电焊对已经气蚀或者磨损的区域进行焊补，是最常见的修补方式，—般说来其工艺过程是：
清除已严重损坏的部分。对气蚀较重的区域，要用铲、磨等方法清除已经损坏而疏松的金属，露出基本材料来。对已经穿孔绷兑落的地方，需将孔洞修整成一定形状，冉切割相应的不锈钢板准备拼焊。刀对转轮预热。堆焊面积较大和需要拼焊不锈钢板的转轮都需要顶先加热。在检修现场的预热常用电阻炉供烤来实现;有的电站将转轮不需补焊的部分浸泡在热水中，这也是一种简易的预热方式。就在水箱中施焊还有利于辉补处的散热。
用与基本金属接近的焊条堆焊底层。中小型转轮常用碳钢或低合金钢制造，结构钢焊条FA26,E427等在材率荆生质上与之接近，用它们堆焊底层可使焊缝结合良好.而且不易产生裂纹。
抗气蚀的焊条堆焊表层。在同样的气蚀别牛下试验，不同材料因气蚀而损失的重量不同。损失越少的材料越能抵抗气蚀。
4 扫磨轮叶
辛博后的轮叫必须打磨成型，最简便而又合理的方法是先作样板，再按于撇打磨。
4.1制作样板
轮叶的形状是十分复杂的，在不同的剖面上有不同的轮叶曲线。就同一个转轮而言，由于制造卜的误差，各个轮叶也会有不同的叶型。检修样板的制作，应斑叁择气蚀或磨损最轻的轮叶为标准，因为运行实践己经表明它的形状影首合本的运行条件。
制作时先在轮叶背面(必要时包括正面)拟定几个其有代表性的剖面。如图3所示，在径向拟定B B}两个剖面;在轴向拟定A Ax,A3三个剖面;在所选的标准轮叶上划出型线来(尺寸较小的转轮可少选剖面)。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
再用薄铁皮修剪成型去适应各剖面的叶型，样板的曲线应尽可能地与该型线贴合，从而对各剖面制成专用样板。
4.2按番晰打磨
对婿幼卜区初步打磨后，按图3蒯立置用样板检查其形状，对与曲线不吻合的地方逐步打磨成型。用这样的办法修补并打磨轮叶，往往可以收洲好的效果。杜赚汪比较复杂，需要良好组织并仔细进行。用不锈钢板拼焊该打磨，照上述方法制们群板并打磨同样是很有效的。
5 水轮机检测与修复装备的发展趋势
由于水轮机叶形复杂，现场空间狭窄，在～定程度上制约了水轮机叶片检测与修复装备的自动化水平．也反映了开发这种专用装备的难度。随着现代高科技的不断发展与应用，水轮机叶片检测与修复装备将呈现如下发展趋势。
5.1非接触式测量将得到长足的发展
目前，非接触式测鼍在水轮机叶形检测中没有得到广泛应用，主要是因为其辅助设备较多，整套设备价格昂贵，且操作相当复杂。但在其他方面的应用已经很多，其优越性在于：无须接触，机构简单，动作快速，精度高，对测量尺寸没有限制等。随着非接触式测量技术的日趋成熟，辅助设备的精筒，操作的简易通用化，它必将被推广应用到水轮机的叶形检测中。不仅激光法会得到青睐，更为先进的超声波测量、数码成像技术也将得到应用。
5.2传统检测方法与现代高新技术相融合
传统方法的淘汰并不意味着将其彻底否定，它的某些优点我们还可充分利用，通过融合现代高新技术来提升传统设备的品质。尤其在我国，形成一个从落后到先进的过渡产品是非常实用的。例如：将梳齿改造为计算机梳式检测仪，可以把原来的金属齿换成直线位移传感器，在两段臂的中间装上编码器，这样再配上数据采集系统，就可变成数显产品；如果再开发一套数据与图象处理系统，其性能堪与便携臂媲美，且其检测效率更高。
5.3检测与修复装备一体化
以往大多都是检测与修复分开进行，检测的结果只是作为修复的基本依据。而不是全部；现在较为先进的修复装备也只是采用计算机示教，并非实质意义上的检测。这里检测与修复一体化是指检测的数据经计算机处理后，实现自由形面的反求，并直接为修复所用，这样才能保证叶片最后的修复精度。
5.4软件技术快速发展
无疑，检修装备的硬件，包括检测、焊接、打磨等设备对系统的功能有重要影响，但软件的影响决不亚于硬件。系统硬件的基本功能是采集点的坐标、焊接与打磨，而怎样将被测点的坐标进行处理，反求出叶片形面，并为随后的焊接和打磨所用，如何控制焊接与打磨参数及过程等，都需要通过软件实现。同时，系统的操作与使用是否方便，也首先取决于软件。随着软件技术的快速发展，水轮机专用检修装备中的软件将实现对从检测到修磨的整个过程的实时监测，友好的人机交互界面使得全部操作过程非常简单、直观，系统的自学习功能将大大提升其智能水平。
5.5新型材料的采用
材料工业的发展给整个机械工业带来了革命性的变化。因为一种新的材料可以引起机器某一性能的变化。这对水轮机检修装备也不例外。新材料的密度小、刚度高、导热好、加工容易、不会锈蚀，且还提高了设备的性价比，特别适用于现场检修装备。近年来，铝合金与各种合成材料在水轮机检修装备中得到了广泛的应用。
6 结束语
通过以上对机组转轮裂纹的产生原因分析及对发现裂纹的处理，及时消除了发现的安全隐患，但由于转轮结构方面原因以及水力学原因导致产生的裂纹，不能从根本原因上进行解决。而在今后最有效减小或避免裂纹产生或是扩大的方式就是在机组运行方式上进行优化，让机组避开强振动区长时间运行，尽量在设计最优工况下运行。同时在机组运行中还应加强对机组各部振动、摆度的在线监测以及在检修中加强对转轮及过流部件的检查和缺陷的跟踪检查处理。
参考文献
[1]史功赫，韩文达，刘铁军，等.浅谈水轮机转轮裂纹修复[J].科技资讯，2011，（23）：41.
[2]胡佳琪.浅析水力原因引起的水轮机振动及其处理方法[J].中国新技术新产品，2011，（12）：73.
论文作者:陈波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：气蚀论文; 水轮机论文; 转轮论文; 裂纹论文; 剖面论文; 装备论文; 机组论文; 《基层建设》2019年第7期论文;