La turbina idraulica è una macchina che converte l'energia del flusso d'acqua in energia meccanica rotante. Appartiene alla categoria delle turbine, ovvero delle macchine idrauliche. Già nel 100 a.C., in Cina, comparvero i primi rudimenti di turbina idraulica, utilizzati per l'irrigazione e per azionare macchinari per la lavorazione dei cereali. La maggior parte delle moderne turbine idrauliche è installata nelle centrali idroelettriche per azionare i generatori e produrre elettricità. In una centrale idroelettrica, l'acqua del bacino a monte viene convogliata alla turbina idraulica attraverso il condotto di adduzione, azionando la girante che fa ruotare il generatore e produce elettricità. L'acqua trattata viene poi scaricata a valle attraverso il condotto di scarico. Maggiore è il dislivello e la portata, maggiore è la potenza erogata dalla turbina idraulica.
Un gruppo turbina tubolare in una centrale idroelettrica presenta un problema di cavitazione nella camera di girante della turbina, che si manifesta principalmente con una larghezza di 200 mm e una profondità di 1-6 mm nella camera di girante in corrispondenza dell'ingresso e dell'uscita dell'acqua della stessa pala, mostrando fasce di cavitazione lungo tutta la circonferenza. In particolare, la cavitazione è più pronunciata nella parte superiore della camera di girante, con una profondità di 10-20 mm. Le cause della cavitazione nella camera di girante della turbina vengono analizzate come segue:
La girante e le pale della centrale idroelettrica sono realizzate in acciaio inossidabile, mentre il materiale principale della camera di combustione è Q235. La sua tenacità e resistenza alla cavitazione sono scarse. A causa della limitata capacità di accumulo dell'acqua del bacino, quest'ultimo ha operato a lungo con un dislivello di progetto estremamente elevato, provocando la formazione di numerose bolle di vapore nell'acqua di scarico. Durante il funzionamento, l'acqua che scorre nella turbina idraulica attraversa un'area in cui la pressione è inferiore alla pressione di vaporizzazione. L'acqua che passa attraverso l'intercapedine tra le pale vaporizza e bolle, producendo bolle di vapore che generano una pressione d'impatto locale, causando impatti periodici sul metallo e colpi d'ariete. Questi impatti ripetuti sulla superficie metallica provocano danni al materiale e, di conseguenza, la cavitazione dei cristalli metallici. La cavitazione si verifica ripetutamente nella camera di combustione, sia all'ingresso che all'uscita della stessa pala. Pertanto, con il funzionamento prolungato a un dislivello idrico estremamente elevato, la cavitazione si manifesta gradualmente e continua ad aggravarsi.
Per risolvere il problema di cavitazione nella camera di girante della turbina, la centrale idroelettrica è stata inizialmente riparata mediante saldatura, ma durante una successiva manutenzione è stato riscontrato nuovamente un grave problema di cavitazione nella camera di girante. A questo punto, il responsabile dell'azienda ci ha contattato, auspicando una nostra assistenza nella risoluzione del problema di cavitazione nella camera di girante 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 in nanopolimero di carbonio, adatti all'ambiente operativo delle apparecchiature, per soddisfare i requisiti di funzionamento a lungo termine nelle condizioni di lavoro in loco. Le fasi di manutenzione in loco sono le seguenti:
1. Eseguire un trattamento di sgrassaggio superficiale sulle parti soggette a cavitazione della camera di girante della turbina;
2. Rimozione della ruggine mediante sabbiatura;
3. Mescolare il materiale nanopolimerico Sorecun e applicarlo alla parte da riparare;
4. Indurire il materiale e controllare la superficie riparata.
Data di pubblicazione: 14 ottobre 2022
