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混流式水轮机不锈钢转轮气蚀产生原因及修复措施

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：王慧

[导读] 摘要：文章分析水电厂中水轮机组中不锈钢转轮容易发生气蚀问题的原因，结合不同原因提出了相应的气蚀故障修复措施和预防策略，总结开展此不锈钢转轮修复工作的意义，以供参考。

        （甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃省张掖市 734000）
        摘要：文章分析水电厂中水轮机组中不锈钢转轮容易发生气蚀问题的原因，结合不同原因提出了相应的气蚀故障修复措施和预防策略，总结开展此不锈钢转轮修复工作的意义，以供参考。
        关键词：混流式水轮机；不锈钢转轮；气蚀；原因；修复
        1引言
        为了满足日前人们不断增加的用电需求以及环保要求，我国水电厂的建设数量在不断增多且规模也在不断扩大。尤其是针对其中应用混流式水轮机的水电厂来说，其发电机组经过长时间运行之后容易出现不锈钢转轮的气蚀问题，此问题会对此不锈钢转轮造成严重的损伤，进而会影响发电机组的安全运行。这就需要在水电站运行维护工作开展中，提高对不锈钢转轮气蚀问题的关注，分析和总结导致此问题出现的原因并开展相应的转轮修复工作，确保发电机组的安全和稳定运行。
        2水轮机组不锈钢转轮出现的气蚀的原因分析
        2.1转轮断面不规则的原因
        水轮机组中的转轮由多种不同的结构组成，这些结构都是通过数控加工的方式加工制作之后由人工方式进行组装。在装配过程中比较常用的方式就是焊接，而采用人工焊接的方式容易由于质量控制严格加之焊接作业空间比较狭小而出现焊接不密切的问题。此外，对转轮中出现气蚀问题比较严重的叶片部位进行分析可知，这主要是因为水流冲击而产生压力的原因而对叶片造成大面积的损伤问题，同时由于水压力的存在也会出现较大的波动问题，在此现象下就会导致正负压区域的出现，在此区域中随着压力的波动变化就会加快水中气泡形成气流的速度，这也会对金属表面造成更为严重的冲击，甚至会出现金属表面的变形问题以及表面的保护层脱落问题，因此会引发气蚀问题。
        2.2转轮的流道加工缺陷原因
        由于转轮的流道上存在褶皱部分，加之发电机位置的水流速度波动比较大，容易导致此部位产生缺陷问题而出现此流道正根部的部位出现损伤问题，这也会引发气蚀问题的出现。而在对转轮进行流道加工过程中的人工焊接作业时，此焊接作业中的焊渣以及气孔磨损问题都会加剧气蚀问题。
        2.3转轮焊接原因
        转轮加工和组装中，焊接作业比较常见，但是由于现场作业空间和作业条件的限制，加之焊接作业人员自身焊接作业水平较低的问题，容易导致焊接质量问题的出现。尤其是在对转轮流道进行焊接作业时，由于新形式的焊接流道的长度较大，且流道空间比较狭窄，增加了人工焊接作业难度。而如果所用焊条质量不达标，容易在焊接作业中产生气孔或者夹杂焊渣，这都会导致气蚀问题的出现或加剧气蚀所造成的危害。
        2.4转轮组装工作不合理的原因
        在采用人工方式进行转轮部件组装的过程中，由于各个部件数量较多，需要由多个不同工种人员共同参与和完成，但是在复杂的组装流程中容易由于其中一个环节的失误或错误而增加转轮运行中的磨损现象，通过不同环节的积累而造成其运行中较为严重的磨损问题。

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        2.5转轮表面不够细腻的原因
        在组装完成转轮部件之后需要开展对其表面的打磨和抛光工作，在实际作业中由于上述打磨和抛光结果不满足设计标准要求，或者在实际运行中出现了表面被磨损的问题而没有及时修复，这就会导致表面过于粗糙，而在比较大的水流冲击下导致更大的压力，进而会出现严重的汽蚀问题。
        3水轮机组不锈钢转轮出现的问题的修复措施
        一是针对已经转轮中已经出现气蚀的部位需要积极式开展问题处理，比如通过焊接的方式进行修复，但是要求焊接作业中所用的材料符合相应标准。同时由于转轮部位中对气孔的需求很多，需要做好与相关部门的交流来进行设计，并选择专业焊接人员开展焊接修复工作，保证处理之后的转轮质量达标。
        二是做好转轮安装过程中的构造线标记工作。针对标记点位置容易出现气蚀的现象，需要及时记录标记点的情况，针对此位置出现的气蚀问题及时进行补焊修复，防止更为严重的问题发生。
        三是在上述对气蚀部位的补焊修复作业中，不仅要选择符合要求的原材料，还需要及时发现气蚀问题并进行焊接修复，预防气蚀问题的发生，减少气蚀问题所造成的危害。
        四是在转轮安装或者是对长时间运行之后的转轮进行检修的过程中需要按照要求步骤和标准开展转轮表面的打磨和抛光工作，结合转轮表面所用材料合理应用打磨工具，而且要严格执行作业流程和操作要求进行认真打磨和抛光处理，保证处理结果满足要求，预防气蚀问题的出现。
        4对不锈钢转轮气蚀修复的意义
        由于转轮发生气蚀问题会对整个发电机组造成严重的危害，因此在及时发现气蚀问题之后开展转轮气蚀问题修复工作，可以确保转轮的正常运行，降低其出现故障的概率，保证水轮发电机组正常运行。同时也会由于故障概率的降低而减少故障所造成的危害以及故障检修处理所消耗的人力和物力等，进而实现水电厂运行管理成本的降低和经济效益的提升。此外，由于及时的气蚀问题处理降低了转轮运行中的故障概率，从而延长其使用寿命。而如果在问题发生之后或者是引发了更为严重的危害之后再进行故障处理，则虽然在当时会解决问题，但是还会导致一系列其他问题的反复出现，加剧对不锈钢转轴的损伤，导致转轴使用寿命的缩短。这就需要从根本上对气蚀问题进行处理和有效预防，杜绝此问题的发生以及此问题造成的危害，延长转轮以及整个水轮发电机组的使用寿命。
        5结语
        不锈钢转轮作为水电厂水轮发电机组中的重要组成部分，其由于结构比较复杂且安装检修作业空间比较有限、作业条件较差，容易在水电厂长时间运行中出现气蚀问题，并引发一系列严重的危害。为此，在明确导致不锈钢转轮出现此问题的原因之后，针对性地做好气蚀问题修复和预防工作，减少或避免出现气蚀问题，减少此问题造成的危害以及造成的经济损失，节省水轮发电机组的运行和维护成本，实现水电厂运行经济效益的提升。
        参考文献
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