La turbina idraulica è una macchina di potenza che converte l'energia del flusso d'acqua in energia di macchinari rotanti. Appartiene alla famiglia delle turbine a fluido. Già nel 100 a.C., in Cina apparvero i primi rudimenti della turbina idraulica, utilizzata per sollevare l'acqua dall'acqua e azionare le attrezzature per la lavorazione dei cereali. La maggior parte delle turbine idrauliche moderne è installata nelle centrali idroelettriche per azionare i generatori che generano elettricità. Nelle centrali idroelettriche, l'acqua del bacino a monte viene convogliata alla turbina idraulica attraverso il condotto di adduzione per azionare la girante della turbina e azionare il generatore per generare elettricità. L'acqua trattata viene scaricata a valle attraverso il condotto di restituzione. Maggiore è il carico idrico e maggiore è la portata, maggiore è la potenza in uscita della turbina idraulica.
Un'unità turbina tubolare in una centrale idroelettrica presenta problemi di cavitazione nella camera di rotazione della turbina, che si manifesta principalmente con una larghezza di 200 mm e una profondità di 1-6 mm nella camera di rotazione, in corrispondenza dell'ingresso e dell'uscita dell'acqua della stessa pala, mostrando fasce di cavitazione su tutta la circonferenza. In particolare, la cavitazione è più evidente nella parte superiore della camera di rotazione, con una profondità di 10-20 mm. Le cause della cavitazione nella camera di rotazione della turbina sono analizzate come segue:
La girante e la pala della centrale idroelettrica sono realizzate in acciaio inossidabile e il materiale principale della camera di girante è il Q235. La sua tenacità e resistenza alla cavitazione sono scarse. A causa della limitata capacità di accumulo dell'acqua del bacino, quest'ultimo è stato a lungo utilizzato a un carico di progetto elevatissimo, con la conseguente formazione di numerose bolle di vapore nell'acqua di coda. Durante il funzionamento, l'acqua scorre nella turbina idraulica attraverso la zona in cui la pressione è inferiore alla pressione di vaporizzazione. L'acqua che attraversa l'intercapedine della pala evapora e bolle, producendo bolle di vapore, generando una pressione d'impatto locale, che causa un impatto periodico sul metallo e un colpo d'ariete, causando ripetuti carichi d'impatto sulla superficie metallica e danneggiando il materiale. Di conseguenza, la cavitazione dei cristalli metallici si riduce. La cavitazione si verifica ripetutamente nella camera di girante all'ingresso e all'uscita della stessa pala. Pertanto, in condizioni di funzionamento a un carico d'acqua elevatissimo per un lungo periodo, la cavitazione si verifica gradualmente e continua ad aumentare.
Per risolvere il problema di cavitazione nella camera di rotazione della turbina, la centrale idroelettrica è stata inizialmente riparata mediante saldatura di riparazione, ma durante la successiva manutenzione si è nuovamente riscontrato un grave problema di cavitazione nella camera di rotazione. In questo caso, il responsabile dell'azienda ci ha contattato, sperando di poter contribuire a risolvere il problema di cavitazione nella camera di rotazione della turbina. I nostri ingegneri hanno sviluppato un piano di manutenzione mirato basato su un'analisi dettagliata delle apparecchiature dell'azienda. Pur garantendo l'entità della riparazione, abbiamo selezionato materiali nanopolimerici al carbonio in base all'ambiente operativo dell'apparecchiatura per soddisfare i requisiti operativi a lungo termine nelle condizioni di lavoro in loco. Le fasi della manutenzione in loco sono le seguenti:
1. Eseguire un trattamento di sgrassaggio superficiale per le parti soggette a cavitazione della camera di rotazione della turbina;
2. Rimozione della ruggine tramite sabbiatura;
3. Mescolare il materiale nanopolimero Sorecun e applicarlo alla parte da riparare;
4. Solidificare il materiale e controllare la superficie da riparare.
Data di pubblicazione: 14-10-2022
