水轮机转轮应力的现场测试

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1、中国•海南中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集395水轮机转轮应力的现场测试潘罗平，唐澍（中国水利水电科学研究院机电所，北京100044）FIELDTESTOFSTRESSONTURBINERUNNERPANLuo-ping，TANGShu（ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing100044China）ABSTRACT：Inrecentyears,withthelargeandmiddle快速和方便的计算分析手段，但

2、由于水轮机转轮部hydropowerprojectsbeenputintoproductioninland,the件的形状和荷载十分复杂，造成计算结果与实际值problemofcrackoccurredinrunnerbuckethasalwaysnot有一定的差异。另外，目前的计算手段还无法准确goodsolved.Throughprototypestraingagemeasurements,in计算动态应力，特别是在机组运行过程中发生的各thispaperthemeasurementtechnology,testinstrument

3、andtest类水力共振等现象，如小浪底水电站在机组开停机resultoffieldstresstestonturbinerunnerarepresented，[1]过程及高负荷下产生的高动态应力。Furthermore,thefatiguelifeevaluationandreliabilityevaluate因此，从根本上找出转轮叶片裂纹产生的原因standardofrunnerarediscussed.并加以预防，首先要通过开展原型水轮机转轮应力KEYWORDS：Turbine；Runnerstress；,Fieldtest；Fa

4、tigue现场测试，确定转轮叶片的实际应力，并确保其小lifeevaluation于材料的疲劳极限。摘要：近年来随着我国大中型水电工程项目的不断上马，所近年来，中国水科院水力机电研究所参与了三出现的水轮机转轮叶片裂纹问题一直没有得到很好的解决，峡、棉花滩等大中型水轮机转轮应力的现场测试，本文通过我们对现场转轮应力的一些实测，介绍了最新的水并结合水利部科技创新项目“大型水泵、水轮机动轮机转轮应力现场测试技术和测试装置以及主要测试结果，应力测试技术研究及装置研发”，在大理华能徐村并对转轮运行疲劳寿命预估以及转轮可靠性评价标准进行电站采用目前

5、最新的测试技术和测试装置独立完了初步探讨。成了水轮机转轮叶片应力和机组稳定性试验。关键词：水轮机；转轮应力；现场测试；寿命预估2现场测试技术和测试装置1前言2.1测试技术目前，国内外大中型水轮机转轮叶片裂纹问题在大理华能徐村电站转轮应力测试中，我们采十分突出，并且一直没有得到很好的解决，对水电用了目前国内外在水力机组应力测试中最为广泛站机组安全可靠运行构成了严重的危害。根据材料应用的电测法，即电阻应变测量法，其基本原理是疲劳理论，部件承受的交变应力超过一定数值时，以安装在被测构件表面上的电阻应变片为传感元当应力循环超过一定次数后，材料就

6、会出现裂纹，件，将被测构件表面指定点的应变变化值转换为应随循环次数的增加，裂纹不断扩展，材质脆化，最变片电阻的变化值，再通过电阻应变调理模块将此终断裂。按这种理论，要避免疲劳断裂的出现，就电阻变化转换为电压的变化值，并加以放大，然后要使部件的应力不超过上述“一定值”，即材料的输入到计算机数据采集系统进行数据采集、记录和疲劳极限。分析处理。虽然随着计算机技术的飞速发展和广泛应用，通常受力部件任何断面的最大应力均出现在各种行之有效的数值计算方法得到了巨大的发展，部件的外表面之上，所以一般测得外表面上的最大特别是近几年来，许多大型通用和专用有

7、限元分析[2]应力即可代表该断面的最大应力。此外，当该处（FEA）软件（如ANSYS等商业性大型结构分析应力在材质的屈服应力限以下弹性范围内变化时，软件）的问世和发展，为计算工程科学领域提供了应力正比于应变，故我们测得该处的应变值后经一396中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集中国•海南定的方法就可计算出该点处的应力值。面出水边靠近上冠处安装3片，叶片出水边靠近下2.2测试装置环处正、背面各安装1片,共16个测点。水轮机转轮应力现场测试研究早在二十世纪试验工况包括机组开、停机和甩负荷等过渡过六十

8、年代就已经开始，但由于机组运行时转轮处于程试验以及稳定工况下变负荷试验。旋转状态，试验时应变片输出信号从旋转部件向固3现场测试主要试验结果定的测试仪器传送的引电器大多采用接触式刷环、拉线式集流环等，90年代