浅谈水轮机转轮裂纹修复

水轮机转轮是水轮机重要的组成部分,水轮机转轮轮毂与叶片间过渡区在力学性能上是整个转轮的薄弱环节,通过研究表明,此区域在转轮工作运行中比较容易发生裂纹。这一问题是对水轮机的工作产生了很大的不利影响,本文主要通过自己的工作经验提出了一些合理修复水轮机裂纹的办法,希望能为水轮机研究提供一些帮助。     

混流式水轮机转轮应力场的有限元分析

混流式水轮机是大型水电站的重要设备之一,在运转中,水轮机转轮的叶片上常常有疲劳裂纹发生,本文借助于有限元法给出了叶片中的应力场,并提出了产生疲劳裂纹的原因,同时还讨论了叶片的工作载荷,为研究混流式水轮机转轮叶片的疲劳强度提供了有用的资料。     

李家峡水电站水轮机叶片裂纹状况调查及其成因探究

针对李家峡水电站自投运水轮机相继出现转轮叶片开裂现象,对转轮裂纹状况进行了调查,分析、研究了其形成原因,并从设计、制造、运行等角度提出了具体的预防措施。     

混流式水轮机叶片出水边三角块尺寸对转轮应力影响研究

针对混流式水轮机转轮叶片出水边与上冠连接处应力过大、容易出现裂纹的问题,采用在该处添加补强三角块以改善该处的应力分布。本文主要研究了两个计算工况下,不同尺寸三角块对转轮应力的改善情况,同时分析了对转轮的变形、叶片压力分布、尾水管涡量、水轮机效率的影响。结果表明:在两个计算工况下,当三角块两个边长为转轮标称直径的5.7%时,水轮机其他水力性能基本不变,且转轮的最大应力值降低分别为26.9%和29.5%,且最大应力位置转移到了叶片出水边与三角块出水边相接的转角处,叶片出水边和上冠连接处的应力明显减小,这对于改善转轮叶片出水边与上冠连接处的应力、避免焊缝处裂纹的发生和水轮机的安全稳定运行均具有重要的意义。     

岩滩水电厂水轮机转轮动应力测试

通过动应力测试,得出水轮机转轮叶片的动应力变化规律,结果表明：动应力过大是引起岩滩水电厂３＃机组转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。     

混流式机组转轮的有限元计算及裂纹成因分析

利用ＩＤＥＡＳ软件对大型混注式水轮机组转进行有限元计算,求得转轮叶片的应力分布情况和转轮的固有频率。将计算结果与转轮叶片出现裂纹的实际情况对比发现较大应力区与实际裂纹出现的部大体上是一致的。     

水轮机转轮叶片裂纹成因及对策分析

根据混流式水轮机结构特点,对水轮机转轮叶片裂纹成因及对策进行分析,供大家参考。     

水轮机叶片裂纹问题综述

水轮机转轮,尤其是中、高比速混流式水轮机转轮中的裂纹现象,在世界各地普遍存在。本文总结了现在普遍预防裂纹的措施,应从水力、结构设计,制造和运行等多方面入手。如:优化水力参数,优选材料,进行静强度计算和疲劳分析、避开共振分析,采用成熟的焊接工艺,减小应力集中,优化运行等。对大型混流式水轮机转轮,应实施可靠性工程,切实抓好精心设计、精良制造、合理运行三大环节。     

混流式水轮机转轮动载荷作用下的应力特性

许多大型水轮机投产后短期内都出现了不同程度的裂纹问题,研究表明动应力值较大是引起转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。该文对万家寨二号机组转轮进行了流固耦合计算,发现较大应力区与实际裂纹出现的部位基本一致。接着进行了动载荷作用下转轮的瞬态动力分析,采用Newmark算法得出了导叶开度变化时转轮的应力分布,当动载荷变化频率较大时,算出动应力大致在15～20MPa左右,与经验值比较接近。这些结果印证了动应力值过大是叶片产生裂纹的主要原因,从而为水轮机在设计阶段就进行优化提供了可能。     

裂纹源的支持向量机与神经网络定位对比研究

利用声发射技术检测水轮机叶片裂纹的产生位置.针对水轮机结构复杂及裂纹位置比较集中等特点,提出利用支持向量机的分类与回归功能对水轮机转轮叶片的裂纹进行定位.结果表明,与BP(误差反向传播)神经网络相比,支持向量机在叶片区域的识别率为100%,高于BP网络;裂纹源到焊缝的距离的预测精度也稍高于BP网络,因而支持向量机是一种适合复杂结构的定位方法,特别是在样本量不大的场所.     

基于小波神经网络的水轮机叶片裂纹源的定位技术

针对水轮机结构复杂等特点,传统的时差定位及模态定位方法不能满足其裂纹水轮机叶片定位要求,提出利用小波神经网络对水轮机转轮叶片的裂纹进行定位.训练采用标度共轭梯度算法(SCG),并对输出结果采用竞争处理方式.结果表明,与BP网络相比,小波神经网络提高了定位的准确度,所确定的裂纹位置最大误差仅为4.2%,是一种适合复杂结构的定位方法.     

水轮机转轮的有限元计算及裂纹分析

着重介绍水轮机转轮有限元计算的力学模型和计算结果，给出裂纹分析试验的主要结果，最后找出转轮出现裂纹的原因。     

转轮叶片裂纹声发射信号的特征提取及其传输

为了实现水轮机转轮叶片裂纹在线监测,本文对基于DSP的转轮裂纹声发射检测系统进行了软件和硬件设计,实现了对金属裂纹声发射信号进行分析并提取其信号的特征参数,然后通过蓝牙模块将特征参数传到上位机.经实验测试表明提取的声发射信号特征参数有效,数据传输误码率低.     

水轮发电机组闭环开机特性仿真及优化

针对水轮机转轮叶片裂纹现象,从水轮机调速器的开机规律对转轮的影响角度出发,建立计入非线性环节的电液随动系统模型和基于模型综合特性曲线的水轮机模型,分析按一段直线规律变化的闭环开机特性,提出了考虑水轮机工作水头偏差等因素的综合性能指标,并基于该指标对某水电站机组开机过程进行仿真优化。结果表明,按综合指标优化得到的闭环开机过程有优越的动态性能,减少了开机规律对转轮的影响。     

HL638-WJ-84型水轮机增容改造及数值预测

在无合适的新型转轮替代老转轮的情况下,可以采用减少叶片数以及切割叶片出水边的方法得到易于实施的改型转轮,从而达到增容改造目的.运用三维建模软件Pro/E进行建模,ICEM进行网格划分(非结构化网格),选用标准k-ω流模型以及SIMPLEC算法,Fluent 14.5进行水轮机全流道定常模拟计算,可以得到比较准确的水轮机外特性预测结果.水轮机全流动数值模拟计算可以为增容改造方案的可行性提供依据.以HL638-WJ-84型水轮机为研究对象,以减少转轮叶片数且切割出水边为改型方案,数值模拟了不同工况下改型前后水轮机的内部流动.外特性结果表明:改造后水轮机的最优效率区向大流量区域偏移,当转轮运行在限制工况时,改型后转轮出力比改造前增加16.35%.据此方案改造转轮,机组实际增容23%.     

桐子林轴流式转轮体制造工艺研究

本文以桐子林轴流式水轮机转轮体加工工艺作为研究对象，介绍了大型轴流式水轮机组转轮体加工的球面及叶片轴孔的关键加工技术，为其它类似机组的工艺加工作借鉴。     

转轮裂纹原因试验研究

介绍岩滩机组转轮原型试验的研究内容和方法，研究表明岩滩机组转轮叶片存在较大的残余应力动应力，是使转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因。     

转轮叶栅参数对贯流式水轮机性能的影响

从理论上系统地介绍了贯流式水轮机转轮叶栅几何参数中栅叶稠密度，叶的相对扭角，转轮叶片数和叶片厚度对不轮机性能的影响，并结合在同一试验台上所做的四套贯流式转轮的能量特性试验成果进行了分析和比较，得出叶栅参数对水轮机性能的影响的规律，为以后开发低水头水力资源提供了转轮设计的依据。     

考虑水压力的混流式转轮振动特性分析

采用CFD技术对混流式水轮机进行全流道流动计算,将流动计算得到的水压力分布以离散点的形式作用于转轮过流表面;考虑离心力的作用并基于有限元技术,对混流式水轮机的整体转轮和单个叶片的振动特性进行了分析,对水压力和旋转离心力联合作用下混流式转轮振动特性的变化进行了研究.结果表明,在不同工况下运行时,水压力和旋转离心力对转轮和叶片的振动特性有不同程度的影响.在工程实际中应对此影响进行分析,为水力机组的稳定运行提供依据.     

混流式转轮叶片裂纹原因分析及处理技术探讨

通过对国内几大典型电站混流式转轮叶片出现裂纹原因及处理结果的分析,认为混流式转轮叶片的结构、刚度、强度、材质特性、装焊质量和运行工况的科学设定是避免叶片裂纹产生的基本或明显因素;而叶片出口卡门涡频率与叶片固有频率关系的正确设定是消除裂纹产生与发展的潜在或促进因素.因而应用CFD软件对叶片进行水力设计与分析的同时,对卡门涡频率和叶片固有频率进行专项分析、计算,在确认两者无约数关系的条件下,给出较佳的设计方案.