沖擊式水輪機水斗裂紋及處理新(已修改)
2025-08-28 18:58 本頁面
【正文】 沖擊式水輪機水斗裂紋及處理摘要：主要介紹水斗裂紋的產(chǎn)生因素、處理、預(yù)防及運行管理關(guān)鍵詞：水斗裂紋 影響因素 鑄焊處理 技術(shù)改造 現(xiàn)場處理預(yù)防 運行管理一、 概述隨著我國能源需求的不斷增加，小水電在幾年內(nèi)得到了長足的發(fā)展，而對于沖擊式水輪機而言，適用于高水頭、小流量且流量變化較大的徑流式電站，具有電站投資小，機組結(jié)構(gòu)緊湊的特點，且效率變化平緩，運行中維護量少，投資回報率高等優(yōu)點，其機組形式得到了越來越廣泛的應(yīng)用。同時也由于其水輪機結(jié)構(gòu)形式不同于其它形式的機組，其水輪機的工作部件水斗極易產(chǎn)生裂紋，如電站水輪機運行管理及維護方面疏于管理或管理不善，將造成飛斗事故。給電站帶來重大的經(jīng)濟損失及人員傷害。本文就水斗裂紋的形成、處理、預(yù)防及運行管理等進行論述，以供參考。二、 沖擊式水輪機的工作原理及根部壓力計算：工作原理：沖擊式水輪機是借助于特殊導(dǎo)水機構(gòu)（噴嘴）引出具有動能的自由射流，沖向轉(zhuǎn)輪水斗，使轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)做功，從而完成將水能轉(zhuǎn)換成機械能的一種水力原動機。如下圖所示 易產(chǎn)生裂紋處水斗根部斷面的應(yīng)力計算。在確定水斗根部斷面的強度條件之前應(yīng)先計算出斷面的最大應(yīng)力，而水斗根部斷面受到射流引起的最大彎曲力矩及由水斗本身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力引起的最大應(yīng)力，按懸臂梁考慮，可得出根部斷面的應(yīng)力為σ=RL/W+C/2F式中R水的沖擊力； L水斗最弱面至水斗中心距離； W水斗斷面的抗彎模量； C水斗的離心力； F水斗最弱斷面面積；將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式中，可分別對機組啟動、帶最大負荷、飛逸三種工況進行計算，可出轉(zhuǎn)輪的脈動應(yīng)力△σ。三、 產(chǎn)生裂紋的主要因素轉(zhuǎn)輪水斗母體材料在加工中引起的原因。一方面在室溫中焊接，焊縫金屬和熱影響區(qū)母材金屬的冷卻速度過快，會引起局部的塑性變形而產(chǎn)生很高的殘余應(yīng)力，以裂紋擴展的形式釋放出來；另一方面過快的冷卻速度會使馬氏體量增加，進而加劇裂紋擴展，且阻止了氫從焊接區(qū)域中擴散出來而殘留在奧氏體內(nèi)，產(chǎn)生氫致裂紋，采用的焊條又非低氫焊條，其次是輪幅懷斗葉為厚構(gòu)件，剛性較大，焊縫金屬和熱影響冷態(tài)金屬將阻礙焊縫長度方各的縮短向側(cè)各的收縮而出現(xiàn)高應(yīng)力集中。轉(zhuǎn)輪雖然經(jīng)過了嚴格的退火處理，卻不能完全消除在焊接過程中出現(xiàn)的裂紋和焊接應(yīng)力，故在工作一定的時間后，由于高周疲勞破壞而使裂紋逐漸地展開擴大。轉(zhuǎn)輪母材本身的原因。水斗根部裂紋的產(chǎn)生多屬于高周疲勞破壞，由于現(xiàn)代錛造技術(shù)尚不能避免微小缺陷的產(chǎn)生，故對轉(zhuǎn)輪材料也
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