Водяная турбина — это силовая машина, преобразующая энергию потока воды в энергию вращающихся механизмов. Она относится к турбинным машинам гидравлических систем. Зачатки водяной турбины появились в Китае еще в 100 году до нашей эры и использовались для подъема воды при орошении и привода оборудования для переработки зерна. Большинство современных водяных турбин устанавливаются на гидроэлектростанциях для привода генераторов, вырабатывающих электроэнергию. На гидроэлектростанции вода из верхнего водохранилища подается в гидравлическую турбину через напорный трубопровод, приводя в движение рабочее колесо турбины и генератор, вырабатывающий электроэнергию. Очищенная вода сбрасывается вниз по течению через отводной трубопровод. Чем выше напор воды и чем больше расход, тем выше выходная мощность гидравлической турбины.
В турбинном агрегате гидроэлектростанции в рабочей камере турбины наблюдается проблема кавитации, которая в основном проявляется в виде кавитационных полос шириной 200 мм и глубиной 1-6 мм в рабочей камере на входе и выходе воды из одной и той же лопатки, образующих кавитационные полосы по всей окружности. В частности, кавитация в верхней части рабочей камеры более выражена, достигая глубины 10-20 мм. Причины кавитации в рабочей камере турбины анализируются следующим образом:
Рабочее колесо и лопатки гидроэлектростанции изготовлены из нержавеющей стали, а основным материалом рабочей камеры является сталь Q235. Ее прочность и кавитационная стойкость невелики. Из-за ограниченной емкости водохранилища, длительного режима работы при сверхвысоком расчетном напоре, в отводимой воде образуется большое количество паровых пузырьков. Во время работы вода в гидравлической турбине протекает через зону, где давление ниже давления испарения. Вода, проходящая через зазор между лопатками, испаряется и закипает, образуя паровые пузырьки, создавая локальное ударное давление, вызывающее периодические удары по металлу и гидравлический удар, что приводит к многократным ударным нагрузкам на металлическую поверхность и повреждению материала. В результате происходит отслоение металлических кристаллов. Кавитация многократно возникает на входе и выходе одной и той же лопатки из рабочей камеры. Поэтому при длительной работе при сверхвысоком напоре кавитация постепенно усиливается и углубляется.
Для решения проблемы кавитации в камере рабочего колеса турбины гидроэлектростанция была первоначально отремонтирована методом сварной сварки, однако во время последующего технического обслуживания в камере рабочего колеса вновь была обнаружена серьезная проблема кавитации. В этом случае ответственное лицо предприятия обратилось к нам с просьбой помочь решить проблему кавитации в камере рабочего колеса турбины. Наши инженеры разработали целевой план технического обслуживания на основе детального анализа оборудования предприятия. При обеспечении необходимого масштаба ремонта мы выбрали углеродные нанополимерные материалы в соответствии с условиями эксплуатации оборудования, чтобы удовлетворить требованиям долгосрочной эксплуатации в условиях работы на месте. Этапы технического обслуживания на месте следующие:
1. Провести обезжиривание поверхности кавитационных элементов камеры рабочего колеса турбины;
2. Удаление ржавчины пескоструйной обработкой;
3. Смешайте нанополимерный материал Sorecun и нанесите его на ремонтируемую деталь;
4. Затвердите материал и проверьте поверхность ремонта.
Дата публикации: 14 октября 2022 г.
