Een waterturbine is een machine die de energie van een waterstroom omzet in de energie van roterende machines. Het behoort tot de turbinemachines van de vloeistofmachinerie. Al in 100 voor Christus verscheen de eerste versie van de waterturbine in China, die werd gebruikt voor irrigatie en het aandrijven van graanverwerkingsapparatuur. De meeste moderne waterturbines worden in waterkrachtcentrales geïnstalleerd om generatoren aan te drijven en elektriciteit op te wekken. In een waterkrachtcentrale wordt het water uit het reservoir stroomopwaarts via de aanvoerleiding naar de turbine geleid, waar het de turbinebladen aandrijft en de generator aandrijft om elektriciteit op te wekken. Het gezuiverde water wordt via de afvoerleiding stroomafwaarts afgevoerd. Hoe hoger het waterpeil en hoe groter de waterafvoer, hoe groter het vermogen van de turbine.
Een buisvormige turbine-eenheid in een waterkrachtcentrale heeft last van cavitatie in de rotorkamer van de turbine. Deze cavitatie heeft voornamelijk een breedte van 200 mm en een diepte van 1-6 mm en is aanwezig bij de waterinlaat en -uitlaat van hetzelfde schoepblad, waarbij cavitatiebanden over de gehele omtrek zichtbaar zijn. Met name in het bovenste deel van de rotorkamer is de cavitatie het meest prominent, met een diepte van 10-20 mm. De oorzaken van de cavitatie in de rotorkamer van de turbine worden hieronder geanalyseerd:
De rotor en schoepen van de waterkrachtcentrale zijn gemaakt van roestvrij staal, en het belangrijkste materiaal van de rotorkamer is Q235. De taaiheid en cavitatiebestendigheid hiervan zijn echter gering. Door de beperkte wateropslagcapaciteit van het reservoir heeft de centrale lange tijd op een extreem hoge ontwerpdruk gewerkt, waardoor er een groot aantal stoombellen in het uitlaatwater is ontstaan. Tijdens de werking stroomt het water in de hydraulische turbine door een gebied waar de druk lager is dan de verdampingsdruk. Het water dat door de schoepenspleet stroomt, verdampt en kookt, waardoor stoombellen ontstaan. Dit genereert lokale impactdruk, die periodieke impacts op het metaal en waterslag veroorzaakt. Dit leidt tot herhaalde impactbelastingen op het metaaloppervlak, waardoor materiaalschade ontstaat en cavitatie in de metaalkristallen optreedt. Cavitatie treedt herhaaldelijk op in de rotorkamer, zowel bij de inlaat als de uitlaat van dezelfde schoep. Daarom ontstaat er onder de extreem hoge waterdruk gedurende lange tijd geleidelijk cavitatie, die steeds dieper wordt.
Om het cavitatieprobleem in de turbinekamer aan te pakken, werd de waterkrachtcentrale aanvankelijk gerepareerd met laswerk. Tijdens later onderhoud werd echter opnieuw een ernstig cavitatieprobleem in de turbinekamer geconstateerd. De verantwoordelijke van het bedrijf nam daarop contact met ons op in de hoop dat wij konden helpen bij het oplossen van het cavitatieprobleem. Onze ingenieurs ontwikkelden een gericht onderhoudsplan op basis van een gedetailleerde analyse van de apparatuur van het bedrijf. Met inachtneming van de omvang van de reparatie selecteerden we koolstofnanopolymeermaterialen die geschikt waren voor de bedrijfsomgeving van de apparatuur, om te voldoen aan de eisen voor langdurig gebruik onder de omstandigheden ter plaatse. De onderhoudswerkzaamheden ter plaatse zijn als volgt uitgevoerd:
1. Voer een oppervlakteontvettingsbehandeling uit voor de cavitatieonderdelen van de turbineloopkamer;
2. Roest verwijderen door middel van zandstralen;
3. Meng het Sorecun nanopolymeermateriaal en breng het aan op het te repareren onderdeel;
4. Laat het materiaal uitharden en controleer het reparatieoppervlak.
Geplaatst op: 14 oktober 2022
