Vesiturbiini on voimakone, joka muuntaa veden virtauksen energian pyörivien koneiden energiaksi. Se kuuluu nestekoneiden turbiinikoneistoon. Jo 100 eaa. Kiinassa ilmestyi vesiturbiinin alkeellinen muoto – vesiturbiini, jota käytettiin kastelun nostamiseen ja viljanjalostuslaitteiden käyttämiseen. Useimmat nykyaikaiset vesiturbiinit asennetaan vesivoimalaitoksiin generaattoreiden käyttämiseksi sähkön tuottamiseksi. Vesivoimalaitoksessa ylävirran säiliön vesi johdetaan hydrauliturbiiniin yläputken kautta, joka pyörittää turbiinin juoksupyörää ja käyttää generaattoria sähkön tuottamiseksi. Valmis vesi johdetaan alavirtaan alavirran putken kautta. Mitä suurempi vedenkorkeus ja mitä suurempi virtaus, sitä suurempi hydrauliturbiinin teho.
Vesivoimalaitoksen putkimaisessa turbiiniyksikössä on kavitaatio-ongelma turbiinin juoksukammiossa. Se muodostaa pääasiassa 200 mm leveää ja 1–6 mm syvää kavitaatiota juoksukammiossa saman lavan veden tulo- ja lähtöaukoilla, ja kavitaatiovyöhykkeitä esiintyy koko kehällä. Erityisesti kavitaatio on selvempää juoksukammion yläosassa, syvyydeltään 10–20 mm. Kavitaation syitä turbiinin juoksukammiossa analysoidaan seuraavasti:
Vesivoimalaitoksen juoksuputki ja lapa on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, ja juoksuputkikammion päämateriaali on Q235. Sen sitkeys ja kavitaatiokestävyys ovat huonot. Säiliön rajallisen vesivarastointikapasiteetin vuoksi säiliö on toiminut pitkään erittäin suurella suunnitellulla paineella, ja pohjaveteen on muodostunut suuri määrä höyrykuplia. Käytön aikana vesi virtaa hydraulisessa turbiinissa alueen läpi, jossa paine on alhaisempi kuin höyrystymispaine. Siipivälin läpi kulkeva vesi höyrystyy ja kiehuu muodostaen höyrykuplia, jotka aiheuttavat paikallista iskupainetta, joka aiheuttaa ajoittaisia iskuja metalliin ja vesivasaran painetta, mikä aiheuttaa toistuvia iskukuormia metallin pintaan ja materiaalivaurioita. Tämän seurauksena metallikiteiden kavitaatio vähenee. Kavitaatiota esiintyy toistuvasti juoksuputkikammiossa saman lavan sisääntulossa ja ulostulossa. Siksi erittäin suuren vesipaineen aikana kavitaatio alkaa vähitellen kehittyä ja syvenee.
Turbiinin juoksukammion kavitaatio-ongelman ratkaisemiseksi vesivoimalaitos korjattiin aluksi korjaushitsauksella, mutta myöhemmän huollon aikana juoksukammiossa havaittiin jälleen vakava kavitaatio-ongelma. Tässä tapauksessa yrityksen vastuuhenkilö otti meihin yhteyttä ja toivoi, että voisimme auttaa ratkaisemaan turbiinin juoksukammion kavitaatio-ongelman. Insinöörimme kehittivät kohdennetun huoltosuunnitelman yrityksen laitteiden yksityiskohtaisen analyysin perusteella. Varmistaessamme korjauksen koon valitsimme hiilinanopolymeerimateriaalit laitteiden käyttöympäristön mukaan vastaamaan pitkäaikaisia käyttövaatimuksia paikan päällä vallitsevissa työskentelyolosuhteissa. Paikan päällä tehtävät huoltovaiheet ovat seuraavat:
1. Suorita turbiinin juoksukammion kavitaatio-osien pinnan rasvanpoistokäsittely;
2. Ruosteenpoisto hiekkapuhalluksella;
3. Sekoita Sorecun-nanopolymeerimateriaali ja levitä se korjattavaan osaan;
4. Jähmetä materiaali ja tarkista korjauspinta.
Julkaisun aika: 14.10.2022
