水轮机转轮叶片裂纹分析及补强处理.pdf

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1、第32卷第2期华电技术V01．32No．22010年2月HuadianTechnologyFeb．2010水轮机转轮叶片裂纹分析及补强处理梁卫(乌江渡发电厂，贵州遵义563104)摘要：乌江渡发电厂增容机组自2004年相继投产以来，在2007年检修中首次发现转轮叶片出现裂纹，经过分析、处理后投入运行，部分叶片反复出现裂纹。在2009年机组检修中，对1机组转轮叶片出水边与上冠联结处进行补强三角铁的处理。对补强前后的机组动平衡运行情况进行了对比分析，为彻底处理好转轮叶片裂纹问题提供依据。关键词：水轮机转轮；叶片裂纹；补强处理中图分类号：TV734．1文献标志码：B文章编号：1674—195

2、1(2010)02—0063—04有：水轮机转轮更换为l5叶片常规不锈钢转轮，其0引言材质为ZGOCrl6Ni5Mo；转轮与原水轮机轴的连接方乌江渡水电站位于贵州乌江中游，枢纽工程于式不变(螺栓加销套传动)；顶盖及底环采用钢板焊1970年开工，1971年截流，1979年下闸蓄水，同年接结构，材质采用Q235B；导叶采用铸钢20SiMn整底第1台机组发电，1982年3台机组全部投产，铸；更新导叶接力器，油压等级由2．5MPa提高到1983年工程竣工验收移交生产，总装机630MW。4．0MPa；对原座环固定导叶进行修形和对尾水管锥随着国家西部大开发和西电东送能源结构调管段进行局部改造加固处

3、理；新增大轴中心补气装整，乌江渡发电厂于2000年11月扩建2×250MW置和顶盖减压排水管；引水钢管、蜗壳及水导轴承未水轮发电机组。2004年8月28日首台扩建机组投更换，固定导叶进行过修型等。产发电，同年12月第2台扩建机组投产发电。水轮发电机主要改造有：更换定子机座、铁心、线圈发电机组由东方电机厂生产。及空冷等；转子更换磁极线圈、制动环、磁轭压板，取2003年11月至2005年6月，分别将1厂(老消转子风扇，安装转子旋转挡风板等；转子中心体、厂)1、2、3机组从原210MW增容改造至250推力轴承、上导轴承未改造，励磁方式由自并励改为MW，2005年6月增容改造全部完成，并正式投

4、入运静止可控硅励磁方式等。增容机组和原机组主要参行。水轮发电机组为天津阿尔斯通公司生产。数对比情况见表1。现乌江渡发电厂总装机容量达1250MW(5×表1水轮机主要参数对比250MW)，为贵州电网首个百万千瓦级水电厂(站)，设计年发电量40．56亿kW·h。1增容机组改造及裂纹情况1．1水轮发电机组增容改造情况乌江渡发电厂自1979年第1台机组发电以来，机组运行已近30年，设备老化、性能落后，特别是水轮机转轮，抗空蚀能力降低，转轮空蚀破坏严重，振动加剧，维护及检修工作量较大。由于该转轮研制及制造的时间较早，受制于当时的技术水平和制造能力，水轮机固定导叶、导叶和转轮三者之间进出口角的搭配

5、不尽合理，限制了水轮机的效率和机组的过流能力，其技术指标及性能参数均较落后。因此，在2005年增容工程中对1、2、3原水1．2增容机组裂纹情况(以1机组为例)轮发电机组进行部分更新改造。水轮机主要改造1机组自2005年6月增容投产以来，在2007年机组小修中，通过和uT探伤，首次发现转轮收稿日期：2009—09—08叶片出现17条裂纹，经补焊处理，探伤未见异常后·64·华电技术第32卷恢复机组运行。2008年、2009年机组检修中再次发具体建议。现转轮叶片出现裂纹，裂纹情况及发展趋势见表2，(1)进行水轮机噪声频率测量，判断转轮是否叶片裂纹发展对比情况如图1所示。存在卡门涡共振。如果存

6、在卡门涡共振，由天津阿表21机组转轮叶片裂纹统计mm尔斯通公司提供转轮叶片出水边修型方案。2008年汛期，由贵州电力试验研究院进行水轮机噪声频率测量，但对数据分析后，不能准确判定是否为卡门涡共振。(2)在叶片上冠出水边焊接“三角铁”，以降低叶片出水边的静、动应力，补强方案由天津阿尔斯通公司提供。2009年4月在机组检修中，对1机组转轮叶片裂纹进行处理后，对15片叶片上冠出水边进行三角铁补强处理。2转轮叶片三角铁补强焊接工艺要求(1)组装焊接前，先对三角铁坡口区域与转轮上冠和叶片待装配区域打磨坡口并进行检查，合格后进行组装(图2为转轮上冠和叶片出水边补注：叶片裂纹位置为上冠出水边是贯穿性

7、裂纹，其中2009年发现裂纹为根部向叶片中下部发展；转轮叶片下环出水边是贯穿性裂强三角铁位置示意图，单位为mn1)。纹；括号内的数据表示裂纹发展趋势。上冠图2转轮上冠和叶片出水边补强三角铁位置示意图(2)补强三角铁为ZGOCrl6Ni5Mo不锈钢板，厚度约35nlm。在叶片出水边打磨坡口30。；上冠打磨2008年3月检修时叶片裂纹(4o0mn1)坡口为45。(图3为补强三角铁及坡口示意图，单位为mm)。(3)在转轮上冠、下环正X／Y方向及45。