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1、胶粘材料修补贯流式水轮机转轮室空蚀损坏面54第31卷第2期2008年4月水电站机电技术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStationVo1.31NO.2Apr.2008胶粘材料修补贯流式水轮机转轮室空蚀损坏面黄耀宗(广东威华集团梅州市西阳水电站,广东梅州514768)摘要:筒要叙述某水电站灯泡贯流式水轮机转轮室的空蚀损坏情况,用不同胶粘材料对空蚀损坏面进行修补并对其效果进行了比较.关键词:灯泡贯流式水轮机;空蚀;胶粘材料修补;效果比较中图分类号:TK730.52;TK730.53文献标识码:B文章编号:16725387(2008)02
2、005403某水电站装有4台单机容量为5Mw的灯泡贯流式水轮发电机组.水轮机型号为GZTF08一WP-380,转轮直径Dl=:=3800mm,设计水头为5.51TI,设计流量为107.81TI./s.为提高水轮机抗空蚀性能,转轮叶片采用0Crl3Ni5M0不锈钢制造,轮毂体的材料为ZG2OSiMn.转轮室为分半焊接结构,与轮叶配合处为S西3800内球面形状,上半部内球面易空蚀段用不锈钢制造,其它部份采用Q235一A钢板焊接结构.钢板面上未发生空蚀损坏).损坏面呈带状,带宽在308Omm,蚀孔深度为58mm,孔面为25100mm,随运行时间增长,蚀孔由小向大变化;B区域汽蚀损坏发生在下半部转轮室
3、,损坏面沿焊缝呈带状,带宽5080mm,蚀孔深度为58mm,蚀孔面积为25100mm;C区域空蚀损坏发生在整个圆周带上,顶部和焊缝处尤为严重,空蚀带宽达400mm,底部空蚀带宽约200mm.空蚀带上分布着密集的蜂窝状蚀孔,最大深度10mm以上.1空蚀损坏情况2空蚀损坏的发展变化9年后,转轮室发生空蚀损坏的部位如图1所示:图1水轮机转轮室空蚀损坏示意图转轮室空蚀损坏的部位分布在与轮叶配合处S3800内球面及出口处Q235A材料的过流面上.图中:A,C表示上半部转轮室不锈钢板段与普通钢板连接焊缝位置,B表示转轮室球面部位,该部位外侧正好是加强环板焊缝的位置.其中:A区域空蚀损坏发生在上半部转轮室普
4、通钢板一侧(不锈在每年冬修期间,检查水轮机空蚀损坏的变化情况,具有如下特点:(1)投产后2年内,仅在B区域出现轻微的空蚀损伤痕迹.(2)运行3至6年空蚀损坏发展较快.B区域出现蚀孔,深度逐年增加,达到56mm,孔洞数量增多,面积增大.在A,C两个区域开始发生空蚀损坏.其中:C区域空蚀由顶部开始,沿圆周方向和向下游侧扩展,A区域空蚀发生在上半部转轮室的内球面上.(3)运行6至9年期间A区域空蚀损坏发展快,蚀孔深度增加,蚀孔面积扩大.B区域蚀孔深度变化缓慢,但蚀面扩大.C区域沿圆周形成一条空蚀损坏带,蚀孔加深,面积扩大.3空蚀损坏的成因初探贯流式水轮机转轮室与轮叶配合处发生间隙空收稿日期:2008
5、0123作者简介:黄耀宗(1963一),男,工程师,从事水电站机电技术工作.第2期黄耀宗:胶粘材料修补贯流式水轮机转轮室空蚀损坏面55蚀,其空蚀损坏速度取决于材料的抗空蚀稳定性.由于不锈钢的抗空蚀稳定性远大于普通钢板,本案例的转轮室空蚀损坏均发生在普通钢板的过流面上,在A,B,C区域都是如此,不锈钢板面上无空蚀损坏.在B区域Q235一A钢板上发生早期空蚀损坏部位,可能是受到外侧加强环板的焊缝影响,在该处产生较大的焊接残留应力,使钢板的抗空蚀稳定性降低,空蚀损坏的潜伏期缩短,运行两年后该区域就出现空蚀,随后空蚀发展较快,蚀孔增多,深度增加.4损坏面修补方案的比选选择修补方案时,考虑到二方面因素:
6、首先要抑制空蚀损坏的发展,保障设备安全运行;二是探索新的修补方法,积累修补经验.修补方法采用结构性胶粘材料胶接修补和堆焊相结合,并选取多种不同类型的结构性胶粘材料进行试验,了解粘胶材料的性能和积累胶接修补的经验.具体实施方案如下:3号机组采用结构性胶粘材料进行修补,并在内球面刷涂一层防空蚀材料.胶粘材料选用TS216,防空蚀材料选用TS2426.1号,2号机组C区域损坏面先堆焊,打磨后再用胶粘材料修复型线.A,B区域损坏面采用结构性胶粘材料修补.其中2机组选用大颗粒耐磨修补剂修补,采用刷涂陶瓷防护剂作空蚀防护层.1号机组采用环氧树脂砂浆修补和空蚀防护.4号机组采用FL结构性胶粘材料修补和空蚀防
7、护.胶粘材料的材料性能见表1,修补方案的选择见表2.表1胶粘材料的材料性能瓣(ra豫m)5胶粘材料修补工艺按胶粘材料施工的要求,需对修补面喷砂处理.在现场不拆卸转轮室情况下,喷砂处理有一定的困难.施工工艺改为用氧炔焰火去除空蚀孔洞内的水垢,松锈等杂物,再用砂轮机,钢丝轮除锈,使修补面露出金属光泽,然后清洗和烘干修补面,使之干净干燥后,配胶和进行胶接修补,用胶粘材料填实蚀孔并修复型线.待胶粘材料完全反应固结后,检查和修整型线,最后再刷涂防空蚀材料.在堆焊面上的修补工艺为:用砂轮机去除焊渣等,使修补面干净,再按上述步骤进行胶接修补.修补面养护48h后,投入运行.表2修补方案选择6修补效果该电站1号
8、4号机组用以上材料和工艺要求对空蚀部位修补,经一年运行后进行检查,效果如下:(1)3号机组采用TS216作为修补材料,TS2426作为空蚀保护层的修补方法达到预期的效果.TS216耐磨修补剂是以超硬陶瓷和金属碳化物为骨材的胶粘材料,它可用于水泵叶轮及机壳体磨损修复.用于本案例3号机组的转轮室修复,机组运行一年后(运行时间4810h),三处修补部位均胶接良好,尤其在转轮出口处(C区)的空蚀修补面上,呈完好状态.作为空蚀防护材料的TS2426,在修补(下转第63页)第2期俞鸿飞等:紧水滩水电厂梯调AGC策略研究及实现63次分配功能.梯调AGC程序在根据设定值对各子站负荷进行了一次分配过程中,若发现
9、分配值将导致某子站开机时,则将负荷转移分配至其他不需开机的机组(二次分配),待需开机机组至发电态后,再恢复原分配方式.如此,就能大大减少甚至消除负荷缺口.在实际试验中,此分配方法使原先较大时间的负荷缺口缩短至几S至十几s(此几S至十几S时间是由于负荷转移分配时各机组负荷调节的速率不同造成).(4)原紧水滩梯级AGC的设计分两级控制,即梯调接收省调负荷指令后通过梯调AGC程序的计算,将负荷分配给紧站和石站,然后两站站级AGC将各自负荷分配给相应的机组.原设计中程序层次明显,各程序相对独立,有利于程序维护和开发升级;但不足之处也很明显,就是梯调AGC与两站之间的交换信息较多,同时运算环节增加后AG
10、C的执行时间较长;另外原设计因负荷指令是一次下发,当涉及到需要紧,石两站机组转换的负荷段时,无法对两站的总出力做平衡,如一个电站接收减负荷令已减下负荷,而另一个电站增负荷令下发后还在开机,造成总出力与给定值偏差较大.为此我们将梯调EDC和站级AGC控制均放在梯调一侧,采用各模块间内部通讯的方式,减少远距离通讯造成的时间损失,以提高AGC软件的系统响应时间.4结束语梯级调度的经济运行,必须考虑自身组成电站的类型以及在电网运行中的地位,各个电厂梯级调度经济运行的主要目标不尽相同,在紧水滩电厂,由于发电负荷的不可预知性以及组成电站的特点导致必须以考虑负荷平衡为主要目标.为保证紧,石站机组安全经济运行
11、,满足紧水滩电厂快速响应浙江省调下发负荷的要求,在确定了电厂梯调经济运行策略后,我们进一步完成了梯调AGC软件设计,编写和测试工作,并通过了模拟试验和厂内实际试验,试验结果表明紧水滩电厂梯调AGC在负荷分配,机组自动控制以及响应时间等各项指标上均能满足电厂经济运行以及省调的要求.(上接第55页)面上的涂层胶接良好.在金属表面的防空蚀涂层,出现部分脱落.脱落原因是由于胶粘材料与光滑的金属表面粘接力不够,在水流冲击下,造成剥离,脱落.(2)大颗粒耐磨修补剂是作为防介质冲刷磨损和耐腐蚀等方面的用途.在本修补案例用于2号机组,经一年运行(4573h)后,检查发现胶粘材料脱落,在堆焊区的下游侧产生新的空
12、蚀部位.(3)1号机组采用环氧树脂砂浆修补方案,经一年运行(4507h)后,情况与2号机相同,胶粘材料全部脱落.(4)4号机组采用FL2223和FL8510材料进行修补.经一年运行(5193h)后,也出现修补材料脱落现象.7结语在水轮机空蚀损坏面的修补工作中,采用堆焊修复具有机械强度高,安全,可靠等优点.但它劳动强度大,且大面积堆焊易引起焊接变形,打磨工作量大,型线修复困难.产生的焊接残余应力可能产生新的空蚀损坏部位.采用结构性胶粘材料修补,施工简单方便,能准确地修复损坏面的型线,并不影响基体的材料性能.但粘胶材料的胶接强度不如金属材料.另外,选择适用的胶粘材料是修复工作的关键,如本案例中选取了4种胶粘材料,仅TS216及TS2426粘接良好,达到预期的效果.其它3种材料均发生较大的脱落.本案例中,对修补面采用手工除锈代替喷砂,利用清理干净的空蚀孔洞填补胶接材料,以增大胶接面积和附着力,增大胶接强度.参考文献:(1张玉龙,李长德等.金属用胶粘剂(M.中国石化出版社,2004.(2常近时,寿梅华,于希哲等.水轮机运行(M.水利电力出版社,1983.
