Vodná turbína je energetický stroj, ktorý premieňa energiu prúdiacej vody na energiu rotujúcich strojov. Patrí medzi turbínové stroje fluidných strojov. Už v roku 100 pred Kristom sa v Číne objavili základy vodnej turbíny – vodná turbína, ktorá sa používala na zdvíhanie zavlažovacích systémov a pohon zariadení na spracovanie obilia. Väčšina moderných vodných turbín sa inštaluje vo vodných elektrárňach na pohon generátorov na výrobu elektriny. Vo vodnej elektrárni je voda z hornej nádrže privádzaná do hydraulickej turbíny cez prívodné potrubie, aby poháňala obežné koleso turbíny, ktoré sa otáča a poháňa generátor na výrobu elektriny. Hotová voda sa vypúšťa do spodného potrubia cez odvodné potrubie. Čím vyšší je spád vody a čím väčší je prietok, tým väčší je výstupný výkon hydraulickej turbíny.
Rúrková turbínová jednotka vo vodnej elektrárni má problém s kavitáciou v obežnej komore turbíny, ktorá vytvára prevažne kavitáciu so šírkou 200 mm a hĺbkou 1 – 6 mm v obežnej komore na vstupe a výstupe vody z tej istej lopatky, pričom sa po celom obvode prejavujú kavitačné pásy. Najvýraznejšia je kavitácia v hornej časti obežnej komory s hĺbkou 10 – 20 mm. Príčiny kavitácie v obežnej komore turbíny sú analyzované nasledovne:
Obežné koleso a lopatky vodnej elektrárne sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele a hlavným materiálom obežnej komory je Q235. Jeho húževnatosť a odolnosť voči kavitácii sú nízke. Vzhľadom na obmedzenú kapacitu zásobníka na akumuláciu vody pracuje zásobník dlhodobo pri ultravysokom konštrukčnom spáde a v koncovej vode sa objavuje veľké množstvo parných bublín. Počas prevádzky voda prúdi v hydraulickej turbíne cez oblasť, kde je tlak nižší ako tlak odparovania. Voda prechádzajúca cez medzeru lopatiek sa odparuje a vrie, čím vznikajú parné bubliny, ktoré vytvárajú lokálny nárazový tlak, ktorý spôsobuje periodické nárazy na kov a tlak vodného rázu, čo spôsobuje opakované nárazové zaťaženie kovového povrchu a spôsobuje poškodenie materiálu. V dôsledku toho dochádza k odpaľovaniu kavitácie kovových kryštálov. Kavitácia sa opakovane vyskytuje v obežnej komore na vstupe a výstupe tej istej lopatky. Preto pri dlhodobej prevádzke pri ultravysokom spáde vody kavitácia postupne vzniká a naďalej sa prehlbuje.
S cieľom vyriešiť problém s kavitáciou v obežnej komore turbíny bola vodná elektráreň na začiatku opravená opravným zváraním, ale počas neskoršej údržby sa v obežnej komore opäť zistil vážny problém s kavitáciou. V tomto prípade nás kontaktoval vedúci pracovník podniku s nádejou, že by sme mohli pomôcť vyriešiť problém s kavitáciou v obežnej komore turbíny. Naši inžinieri vypracovali cielený plán údržby založený na podrobnej analýze zariadení podniku. Pri zabezpečení rozsahu opravy sme vybrali materiály z uhlíkových nanopolymérov podľa prevádzkového prostredia zariadenia, aby sme splnili požiadavky na dlhodobú prevádzku v pracovných podmienkach na mieste. Kroky údržby na mieste sú nasledovné:
1. Vykonajte odmasťovanie povrchu kavitačných častí komory obežného kolesa turbíny;
2. Odstránenie hrdze pieskovaním;
3. Zmiešajte nanopolymérny materiál Sorecun a naneste ho na opravovanú časť;
4. Nechajte materiál stuhnúť a skontrolujte opravovaný povrch.
Čas uverejnenia: 14. októbra 2022
