膠粘材料修補貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞面.doc

膠粘材料修補貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞面54第31卷第2期2008年4月水電站機電技術mechanical&electricaltechniqueofhydropowerstationvo1.31no.2apr.2008膠粘材料修補貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞面黃耀宗(廣東威華集團梅州市西陽水電站,廣東梅州514768)摘要:筒要敘述某水電站燈泡貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪室的空蝕損壞情況,用不同膠粘材料對空蝕損壞面進行修補并對其效果進行了比較.關鍵詞:燈泡貫流式水輪機;空蝕;膠粘材料修補;效果比較中圖分類號:tk730.52;tk730.53文獻標識碼:b文章編號:16725387(2008)02005403某水電站裝有4臺單機容量為5mw的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組.水輪機型號為gztf08一wp-380,轉(zhuǎn)輪直徑dl=:=3800mm,設計水頭為5.51ti,設計流量為107.81ti./s.為提高水輪機抗空蝕性能,轉(zhuǎn)輪葉片采用0crl3ni5m0不銹鋼制造,輪轂體的材料為zg2osimn.轉(zhuǎn)輪室為分半焊接結構,與輪葉配合處為s西3800內(nèi)球面形狀,上半部內(nèi)球面易空蝕段用不銹鋼制造,其它部份采用q235一a鋼板焊接結構.鋼板面上未發(fā)生空蝕損壞).損壞面呈帶狀,帶寬在308omm,蝕孔深度為58mm,孔面為25100mm,隨運行時間增長,蝕孔由小向大變化;b區(qū)域汽蝕損壞發(fā)生在下半部轉(zhuǎn)輪室,損壞面沿焊縫呈帶狀,帶寬5080mm,蝕孔深度為58mm,蝕孔面積為25100mm;c區(qū)域空蝕損壞發(fā)生在整個圓周帶上,頂部和焊縫處尤為嚴重,空蝕帶寬達400mm,底部空蝕帶寬約200mm.空蝕帶上分布著密集的蜂窩狀蝕孔,最大深度10mm以上.1空蝕損壞情況2空蝕損壞的發(fā)展變化9年后,轉(zhuǎn)輪室發(fā)生空蝕損壞的部位如圖1所示:圖1水輪機轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞示意圖轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞的部位分布在與輪葉配合處s3800內(nèi)球面及出口處q235a材料的過流面上.圖中:a,c表示上半部轉(zhuǎn)輪室不銹鋼板段與普通鋼板連接焊縫位置,b表示轉(zhuǎn)輪室球面部位,該部位外側正好是加強環(huán)板焊縫的位置.其中:a區(qū)域空蝕損壞發(fā)生在上半部轉(zhuǎn)輪室普通鋼板一側(不銹在每年冬修期間,檢查水輪機空蝕損壞的變化情況,具有如下特點:(1)投產(chǎn)后2年內(nèi),僅在b區(qū)域出現(xiàn)輕微的空蝕損傷痕跡.(2)運行3至6年空蝕損壞發(fā)展較快.b區(qū)域出現(xiàn)蝕孔,深度逐年增加,達到56mm,孔洞數(shù)量增多,面積增大.在a,c兩個區(qū)域開始發(fā)生空蝕損壞.其中:c區(qū)域空蝕由頂部開始,沿圓周方向和向下游側擴展,a區(qū)域空蝕發(fā)生在上半部轉(zhuǎn)輪室的內(nèi)球面上.(3)運行6至9年期間a區(qū)域空蝕損壞發(fā)展快,蝕孔深度增加,蝕孔面積擴大.b區(qū)域蝕孔深度變化緩慢,但蝕面擴大.c區(qū)域沿圓周形成一條空蝕損壞帶,蝕孔加深,面積擴大.3空蝕損壞的成因初探貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪室與輪葉配合處發(fā)生間隙空收稿日期:20080123作者簡介:黃耀宗(1963一),男,工程師,從事水電站機電技術工作.第2期黃耀宗:膠粘材料修補貫流式水輪機轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞面55蝕,其空蝕損壞速度取決于材料的抗空蝕穩(wěn)定性.由于不銹鋼的抗空蝕穩(wěn)定性遠大于普通鋼板,本案例的轉(zhuǎn)輪室空蝕損壞均發(fā)生在普通鋼板的過流面上,在a,b,c區(qū)域都是如此,不銹鋼板面上無空蝕損壞.在b區(qū)域q235一a鋼板上發(fā)生早期空蝕損壞部位,可能是受到外側加強環(huán)板的焊縫影響,在該處產(chǎn)生較大的焊接殘留應力,使鋼板的抗空蝕穩(wěn)定性降低,空蝕損壞的潛伏期縮短,運行兩年后該區(qū)域就出現(xiàn)空蝕,隨后空蝕發(fā)展較快,蝕孔增多,深度增加.4損壞面修補方案的比選選擇修補方案時,考慮到二方面因素:首先要抑制空蝕損壞的發(fā)展,保障設備安全運行;二是探索新的修補方法,積累修補經(jīng)驗.修補方法采用結構性膠粘材料膠接修補和堆焊相結合,并選取多種不同類型的結構性膠粘材料進行試驗,了解粘膠材料的性能和積累膠接修補的經(jīng)驗.具體實施方案如下:3號機組采用結構性膠粘材料進行修補,并在內(nèi)球面刷涂一層防空蝕材料.膠粘材料選用ts216,防空蝕材料選用ts2426.1號,2號機組c區(qū)域損壞面先堆焊,打磨后再用膠粘材料修復型線.a,b區(qū)域損壞面采用結構性膠粘材料修補.其中2機組選用大顆粒耐磨修補劑修補,采用刷涂陶瓷防護劑作空蝕防護層.1號機組采用環(huán)氧樹脂砂漿修補和空蝕防護.4號機組采用fl結構性膠粘材料修補和空蝕防護.膠粘材料的材料性能見表1,修補方案的選擇見表2.表1膠粘材料的材料性能瓣(ra豫m)5膠粘材料修補工藝按膠粘材料施工的要求,需對修補面噴砂處理.在現(xiàn)場不拆卸轉(zhuǎn)輪室情況下,噴砂處理有一定的困難.施工工藝改為用氧炔焰火去除空蝕孔洞內(nèi)的水垢,松銹等雜物,再用砂輪機,鋼絲輪除銹,使修補面露出金屬光澤,然后清洗和烘干修補面,使之干凈干燥后,配膠和進行膠接修補,用膠粘材料填實蝕孔并修復型線.待膠粘材料完全反應固結后,檢查和修整型線,最后再刷涂防空蝕材料.在堆焊面上的修補工藝為:用砂輪機去除焊渣等,使修補面干凈,再按上述步驟進行膠接修補.修補面養(yǎng)護48h后,投入運行.表2修補方案選擇6修補效果該電站1號4號機組用以上材料和工藝要求對空蝕部位修補,經(jīng)一年運行后進行檢查,效果如下:(1)3號機組采用ts216作為修補材料,ts2426作為空蝕保護層的修補方法達到預期的效果.ts216耐磨修補劑是以超硬陶瓷和金屬碳化物為骨材的膠粘材料,它可用于水泵葉輪及機殼體磨損修復.用于本案例3號機組的轉(zhuǎn)輪室修復,機組運行一年后(運行時間4810h),三處修補部位均膠接良好,尤其在轉(zhuǎn)輪出口處(c區(qū))的空蝕修補面上,呈完好狀態(tài).作為空蝕防護材料的ts2426,在修補(下轉(zhuǎn)第63頁)第2期俞鴻飛等:緊水灘水電廠梯調(diào)agc策略研究及實現(xiàn)63次分配功能.梯調(diào)agc程序在根據(jù)設定值對各子站負荷進行了一次分配過程中,若發(fā)現(xiàn)分配值將導致某子站開機時,則將負荷轉(zhuǎn)移分配至其他不需開機的機組(二次分配),待需開機機組至發(fā)電態(tài)后,再恢復原分配方式.如此,就能大大減少甚至消除負荷缺口.在實際試驗中,此分配方法使原先較大時間的負荷缺口縮短至幾s至十幾s(此幾s至十幾s時間是由于負荷轉(zhuǎn)移分配時各機組負荷調(diào)節(jié)的速率不同造成).(4)原緊水灘梯級agc的設計分兩級控制,即梯調(diào)接收省調(diào)負荷指令后通過梯調(diào)agc程序的計算,將負荷分配給緊站和石站,然后兩站站級agc將各自負荷分配給相應的機組.原設計中程序?qū)哟蚊黠@,各程序相對獨立,有利于程序維護和開發(fā)升級;但不足之處也很明顯,就是梯調(diào)agc與兩站之間的交換信息較多,同時運算環(huán)節(jié)增加后agc的執(zhí)行時間較長;另外原設計因負荷指令是一次下發(fā),當涉及到需要緊,石兩站機組轉(zhuǎn)換的負荷段時,無法對兩站的總出力做平衡,如一個電站接收減負荷令已減下負荷,而另一個電站增負荷令下發(fā)后還在開機,造成總出力與給定值偏差較大.為此我們將梯調(diào)edc和站級agc控制均放在梯調(diào)一側,采用各模塊間內(nèi)部通訊的方式,減少遠距離通訊造成的時間損失,以提高agc軟件的系統(tǒng)響應時間.4結束語梯級調(diào)度的經(jīng)濟運行,必須考慮自身組成電站的類型以及在電網(wǎng)運行中的地位,各個電廠梯級調(diào)度經(jīng)濟運行的主要目標不盡相同,在緊水灘電廠,由于發(fā)電負荷的不可預知性以及組成電站的特點導致必須以考慮負荷平衡為主要目標.為保證緊,石站機組安全經(jīng)濟運行,滿足緊水灘電廠快速響應浙江省調(diào)下發(fā)負荷的要求,在確定了電廠梯調(diào)經(jīng)濟運行策略后,我們進一步完成了梯調(diào)agc軟件設計,編寫和測試工作,并通過了模擬試驗和廠內(nèi)實際試驗,試驗結果表明緊水灘電廠梯調(diào)agc在負荷分配,機組自動控制以及響應時間等各項指標上均能滿足電廠經(jīng)濟運行以及省調(diào)的要求.(上接第55頁)面上的涂層膠接良好.在金屬表面的防空蝕涂層,出現(xiàn)部分脫落.脫落原因是由于膠粘材料與光滑的金屬表面粘接力不夠,在水流沖擊下,造成剝離,脫落.(2)大顆粒耐磨修補劑是作為防介質(zhì)沖刷磨損和耐腐蝕等方面的用途.在本修補案例用于2號機組,經(jīng)一年運行(4573h)后,檢查發(fā)現(xiàn)膠粘材料脫落,在堆焊區(qū)的下游側產(chǎn)生新的空蝕部位.(3)1號機組采用環(huán)氧樹脂砂漿修補方案,經(jīng)一年運行(4507h)后,情況與2號機相同,膠粘材料全部脫落.(4)4號機組采用fl2223和fl8510材料進行修補.經(jīng)一年運行(5193h)后,也出現(xiàn)修補材料脫落現(xiàn)象.7結語在水輪機空蝕損壞面的修補工作中,采用堆焊修復具有機械強度高,安全,可靠等優(yōu)點.但它勞動強度大,且大面積堆焊易引起焊接變形,打磨工作量大,型線修復困難.產(chǎn)生的焊接殘余應力可能產(chǎn)生新的空蝕損壞部位.采用結構性膠粘材料修補,施工簡單方便,能準確地修復損壞面的型線,并不影響基體的材料性能.但粘膠材料的膠接強度不如金屬材料.另外,選擇適用的膠粘材料是修復工作的關