水車は、水流のエネルギーを回転機械のエネルギーに変換する動力機械で、流体機械のタービン機械に属します。紀元前100年頃にはすでに、水車の原型である水車が中国で登場し、灌漑用水の揚水や穀物加工設備の駆動に使用されていました。現代の水車のほとんどは、発電機を駆動して発電するために水力発電所に設置されています。水力発電所では、上流貯水池の水が導水管を通って水車に導かれ、水車ランナを回転させて発電機を駆動し、発電します。完成した水は放水管を通って下流に排出されます。水頭が高く、流量が多いほど、水車の出力は大きくなります。
ある水力発電所の管状水車ユニットにおいて、水車ランナー室にキャビテーションが発生しました。主に、同一翼の入水口と出水口付近のランナー室に、幅200mm、深さ1～6mmのキャビテーションが発生し、全周にキャビテーション帯が見られます。特に、ランナー室上部のキャビテーションは顕著で、深さは10～20mmに達します。水車ランナー室におけるキャビテーションの発生原因は、以下のように分析されます。
水力発電所のランナーとブレードはステンレス鋼で作られており、ランナー室の主要材料はQ235で、靭性とキャビテーション耐性が悪いです。貯水池の貯水容量が限られているため、貯水池は長期間超高水頭で運転されており、放水に大量の蒸気泡が発生します。運転中、水は蒸発圧力より低い圧力の領域を通って水車内を流れます。ブレードの隙間を通過した水は蒸発して沸騰し、蒸気泡を生成し、局所的な衝撃圧力を発生させ、金属に周期的な衝撃とウォーターハンマー圧力を引き起こし、金属表面に繰り返し衝撃荷重を引き起こし、材料の損傷を引き起こし、その結果、金属結晶キャビテーションが剥がれます。キャビテーションは、同じブレードの入口と出口のランナー室で繰り返し発生します。そのため、超高水頭で長時間運転すると、キャビテーションが徐々に発生し、深くなり続けます。
水力発電所は当初、タービンランナー室のキャビテーション問題をターゲットに、補修溶接で修復しましたが、その後のメンテナンス中にランナー室に深刻なキャビテーション問題が再び発見されました。このケースでは、企業の担当者が当社に連絡し、タービンランナー室のキャビテーション問題の解決に協力したいと希望しました。当社のエンジニアは、企業の設備を詳細に分析し、ターゲットを絞ったメンテナンス計画を策定しました。修理規模を確保しながら、設備の動作環境に応じてカーボンナノポリマー材料を選択し、現場の作業条件下での長期運用要件を満たしました。現場でのメンテナンス手順は次のとおりです。
1.タービンランナー室のキャビテーション部品の表面脱脂処理を施す。
2. サンドブラストによる錆除去
3. Sorecunナノポリマー材料を混合し、修復する部分に塗布します。
4.材料を固め、補修面を確認します。
投稿日時: 2022年10月14日
