王大朋

摘要：隨著水電廠的快速發(fā)展，人們對(duì)水電廠各項(xiàng)設(shè)備安全性的重視度越來(lái)越高。轉(zhuǎn)輪是水電廠混流式水輪機(jī)的核心部件，其運(yùn)行的安全性對(duì)水電廠的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)有著重要的影響。在水電廠混流式水輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)輪經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，例如裂紋、泥沙磨損以及氣蝕等，這些都給水電廠的生產(chǎn)造成了很大的隱患。本文主要先對(duì)水電廠混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪常見(jiàn)的破壞問(wèn)題及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，進(jìn)而探討相應(yīng)的維修措施。

關(guān)鍵詞：混流式水輪機(jī);裂紋原因;維修措施

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，資源消耗的速度也在不斷的加快，水電站的發(fā)展越來(lái)越普及，成為了社會(huì)主義建設(shè)中不可或缺的重要組成。轉(zhuǎn)輪是抽水蓄能電站混流式水輪機(jī)中的核心部件，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，由于機(jī)組發(fā)電和抽水工況頻繁正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，運(yùn)行工況復(fù)雜，混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪作為混流式水輪機(jī)重要受力結(jié)構(gòu)部件，該區(qū)域在機(jī)組運(yùn)行中容易發(fā)生裂紋，近些年混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)多起裂紋問(wèn)題，使機(jī)組被迫停役。轉(zhuǎn)輪裂紋的出現(xiàn)，不僅為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的威脅，為抽蓄電站的正常經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)損失，所以要想確保水電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪定期探傷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效處理轉(zhuǎn)輪裂紋問(wèn)題。采取有效的預(yù)防控制措施，確保機(jī)組運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。

水電廠混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪常見(jiàn)的破壞問(wèn)題及產(chǎn)生原因分析

裂紋

裂紋是水電廠混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪常見(jiàn)的破壞現(xiàn)象。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，混流式水輪機(jī)在運(yùn)行一定的時(shí)間之后，其轉(zhuǎn)輪都或多或少地會(huì)出現(xiàn)一些程度不一的裂紋，其中最容易出現(xiàn)裂紋的地方是轉(zhuǎn)輪葉片與輪轂之間的過(guò)渡區(qū)，其次還有焊接縫和母材交接的部位、焊接根部受力最為集中的部位等。裂紋的產(chǎn)生不僅會(huì)給混流式水輪機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)巨大的隱患，而且還會(huì)給水電廠造成嚴(yán)重的損失。裂紋破壞的出現(xiàn)主要有以下幾方面的原因。

鑄造焊接不足

在轉(zhuǎn)輪的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)對(duì)設(shè)備施加一定的外部力量時(shí)，砂眼、鑄造氣孔等的存在會(huì)使得轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生裂紋。另外，轉(zhuǎn)輪葉片在受冷產(chǎn)生縮孔時(shí)會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)的情況，這種情況與轉(zhuǎn)輪的上冠及下環(huán)的厚度有著重要的關(guān)聯(lián)。在鑄造混流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪時(shí)，如果焊接人員沒(méi)有嚴(yán)格按照焊接工藝的要求進(jìn)行焊接，或是沒(méi)有正確應(yīng)用焊接工藝，都會(huì)使得混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在焊接縫間或是受熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。

工作運(yùn)行負(fù)荷過(guò)大或過(guò)小

在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪運(yùn)行過(guò)程中，如果轉(zhuǎn)輪長(zhǎng)時(shí)間處于一個(gè)過(guò)大的運(yùn)行負(fù)荷（即超負(fù)荷）或是過(guò)小的運(yùn)行負(fù)荷（低負(fù)荷）狀態(tài)下，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪葉片受力不均，從而出現(xiàn)裂紋。

受力過(guò)于集中

混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片周?chē)鷧^(qū)域是轉(zhuǎn)輪運(yùn)行過(guò)程中的主要受力區(qū)，受到水的壓力和離心力等的作用。轉(zhuǎn)輪的主要受力區(qū)包括葉片出水正面的中部、葉片進(jìn)水正面靠上冠的部分、葉片出水背面靠近上冠的部分以及葉片和下環(huán)的連接區(qū)域等。在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，上述區(qū)域由于受力問(wèn)題，如受力過(guò)度等而出現(xiàn)裂紋。

水電廠混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋的維修措施

焊接前的準(zhǔn)備

在進(jìn)行焊接維修前，應(yīng)做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，主要有以下幾個(gè)方面。

標(biāo)記 相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)PT探傷接口將需要進(jìn)行維修的區(qū)域標(biāo)記出來(lái)，標(biāo)記清晰、明顯，尤其是裂紋的端頭。進(jìn)而根據(jù)裂紋的出現(xiàn)部位、大小等確定具體的維修措施。

設(shè)置止裂孔，清除裂紋 止裂孔的設(shè)置主要是防止裂紋長(zhǎng)度及深度的進(jìn)一步擴(kuò)大。接下來(lái)便是裂紋的清除工作，一般會(huì)采取砂輪機(jī)打磨和碳弧氣刨兩種方式進(jìn)行。先用間斷性的碳弧氣刨清除缺陷問(wèn)題，然后用砂輪機(jī)對(duì)滲碳層進(jìn)行打磨，待金屬光澤全部展露之后再進(jìn)行PT檢測(cè)，以確保裂紋已徹底清除。

制作焊接坡口 在裂紋維修的部位應(yīng)提前制作焊接坡口，從而確保焊接工作的順利、有效開(kāi)展。焊接坡口的坡度一般在45°左右。在此之前，應(yīng)確保滲碳層已徹底打磨好。

清理雜質(zhì) 在焊接維修正式開(kāi)始前，還需使用丙酮對(duì)焊接區(qū)域的雜質(zhì)（如水、油、銹）等進(jìn)行徹底的清除。

焊接修復(fù)

焊前預(yù)熱 在焊接前，應(yīng)對(duì)需要焊接區(qū)域的相關(guān)范圍（一般為150mm）內(nèi)的母材進(jìn)預(yù)熱，不可使預(yù)熱區(qū)域驟然升溫，應(yīng)以均勻的方式，直至其溫度達(dá)到110℃。當(dāng)溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，則焊前預(yù)熱完成，接下來(lái)便可開(kāi)始進(jìn)行焊接修復(fù)工作。但要注意的是，在焊接過(guò)程中應(yīng)使得母材的溫度保持在標(biāo)準(zhǔn)溫度的水平;在焊接修復(fù)完成后，還須做好保溫措施（2h以上）。

焊接材料 在選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)結(jié)合轉(zhuǎn)輪的材料合理進(jìn)行選擇。選好材料后，在使用前還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行烘干，并將其置于110℃的保溫箱中，以便隨時(shí)取用。

焊接方式 旋轉(zhuǎn)直流點(diǎn)焊機(jī)是一種常用的焊接方式，這種方式不僅可以減少焊接過(guò)程中的飛濺情況，而且還能保證電弧更加穩(wěn)定。在操作時(shí)，直接將電焊條與電源的正極相連，而將轉(zhuǎn)輪與負(fù)極相連，然后控制好焊層的厚度，一般為3mm以?xún)?nèi)，以便減少熱裂紋的產(chǎn)生。

焊接過(guò)程 在進(jìn)行焊接時(shí)，焊接人員可根據(jù)實(shí)際情況選擇退步焊以及多道焊等方式，嚴(yán)格按照焊接工藝的規(guī)范操作進(jìn)行焊接，從而為焊接提供質(zhì)量保障。在操作時(shí)，焊接人員可采取短弧方式，從而避免出現(xiàn)弧坑。此外，對(duì)于穿透性裂紋，不僅要在其正面焊接焊縫，還要在背面進(jìn)行焊接。應(yīng)注意的是，焊接人員應(yīng)在焊接過(guò)程中做好焊層焊渣的處理工作，以免影響焊接的質(zhì)量。

焊接完成 在焊接完成后，應(yīng)用石棉布鋪在焊接區(qū)域，從而使其緩慢冷卻到室溫狀態(tài)。冷卻過(guò)后，還須對(duì)焊縫表面進(jìn)行打磨，以避免母材過(guò)渡區(qū)或是焊縫處出現(xiàn)咬邊的情況。最后，還需對(duì)焊接部位進(jìn)行PT檢測(cè)，從而確保裂紋已維修好。

結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)輪是水電廠混流式水輪機(jī)設(shè)備的核心部件，作為能量轉(zhuǎn)換站，其性能對(duì)混流式水輪機(jī)的性能有著決定性的影響。由于各方面的原因，混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪通常會(huì)出現(xiàn)不同程度的破壞，從而對(duì)混流式水輪機(jī)的運(yùn)行及水電廠的生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。相關(guān)人員應(yīng)不定期地對(duì)混流式水輪機(jī)機(jī)組進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪存在的問(wèn)題，并積極采取維修措施。在進(jìn)行焊接補(bǔ)焊時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)范，采取正確的焊接工藝進(jìn)行，從而提高焊接質(zhì)量，確?；炝魇剿啓C(jī)的正常、安全運(yùn)行。

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