分段焊的焊接顺序对转轮残余应力的影响

在对混流式水轮机转轮的分段焊焊接温度场进行分析的基础上,利用数值模拟技术研究了分段焊的焊接顺序对混流式水轮机转轮焊接残余应力场的影响,结果表明,采用先焊两端后焊中间的分段焊方法可以有效地降低叶片出水边危险区域的焊接残余拉应力峰值.在转轮的焊接过程中,采取尽量减小靠近叶片出水边的焊段长度的方法进行焊接,叶片出水边焊段起弧于叶片出水端,中间的焊段熄弧于靠近叶片出水边端.     

刘家峡水电厂1#水轮机转轮叶片裂纹分析

本文介绍了刘家峡水电厂1#水轮机转轮叶片的裂纹情况,分析了叶片铸造缺陷、存在卡门涡共振、转轮叶片出水边与叶片联接部位存在应力集中等造成叶片裂纹的主要原因,并介绍了加大转轮叶片出水边与下环联结处的过渡圆角、转轮叶片出水边修型、避振运行等相应的处理措施。     

用支撑法消除转轮叶片裂纹

1.本转轮产生裂纹的起因分站一台型号为HL_(211)-LJ-225的水轮机组于1971年底大修时,按照当时的办法,对活动导叶作了刨薄,对转轮叶片进水作了加宽,出水边作了切割。此后,历次机组大、小修均发现转轮的一些叶片出水边等处,有程度不同的裂纹。除了被刨薄和切割的部分无法复原外,我们去掉了叶片原加宽的部分,对叶片的进、出水边作了流线型打磨,但仍毫无结     

水轮机叶片出水边削薄整形的效应

作者曾于本刊1982年第6期发表过《水轮机转轮出水边切割改型分析》,本篇是该文的补充。我厂PO211水轮机转轮出水边切割后,叶片尾部未及时削薄,带来了一系列问题,如叶片产生裂纹,出现振动、汽蚀等。     

加补强块的转轮叶片裂纹处理

分析了转轮叶片加补强块后,补强块与叶片出水边连接位置容易产生裂纹的原因,制定了修复工艺,罗列了修复过程中所用的设备、材料和工具。经合理铲磨和抛光处理有效修复了裂纹。     

黄河万家寨水轮发电机组稳定运行的综合措施

通过对万家寨水轮发电机组真机测试数据的分析研究 ,发现该水轮机转轮叶片发生裂纹的主要原因是受现行水轮机选型原则的限制 ,该站部分水轮机在高水头下稳定性差 ,而同时转轮叶片出水边与上冠相接部位应力有较高集中所致。提出了为保证混流式水轮机高水头段的稳定性 ,应保证转轮叶片负压侧进口脱流线穿过最大水头的观点 ,并据此划分了水轮机的 3个运行区域 ,指导机组运行于稳定区 ,使转轮裂纹大幅度减小。同时通过对转轮采用补焊应力释放三角块的补强措施、机组动平衡试验、机组补气量试验、水轮机转轮泄压孔封堵试验等研究 ,为万家寨水轮发电机组的稳定运行提出了一系列的综合措施 ,其中部分措施已起到了作用 ,提高了机组运行的稳定性     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上,对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟.得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况.结果表明,焊后应力峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近.该结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为.     

水轮机转轮叶片力学分析研究

水轮机转轮叶片受力复杂,常发生疲劳裂纹,影响机组输出效率,甚至产生部件破坏而影响运行安全。为此,本文采用单向流固耦合方法计算水轮机转轮叶片所受应力,分别构建静力学和动力学模型,采用静力学分析和模态分析识别水轮机转轮叶片应力状态及变形情况。分析结果表明:水轮机转轮叶片的长、短叶片共振区域多位于出水边中部,其最大变形量分别处于[2.628 3,4.705 8] mm和[1.622 6, 4.038 3] mm范围内,这些区域在水轮机叶片的裂纹检修、维护保养和设计改进时需要重点关注。     

处理水轮机转轮汽蚀和裂纹的初步设想

水轮机转轮在长期运行中,由于真空造成的汽蚀破坏及叶片后面(出水边)形成涡列,导致叶片的共振,造成疲劳破坏,出现裂纹。转轮上的汽蚀与裂纹,直接危害机组的正常工作,是影响机组大(夂彡)周期的主要因素。本文就采用等离子喷涂技术解决汽蚀;喷丸强化工艺和叶片出水边削薄改形法解决裂纹(也包括振动)提出一些初步设想,供大家研究讨论。     

高水头运行对水轮机转轮叶片裂纹影响因素浅析

对龙羊峡水电站机组在首次高水头运行后发现转轮叶片裂纹的具体情况和特点进行了介绍与分析,得出高水头运行是水轮机转轮叶片裂纹产生原因之一,但不是主要原因。水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因是多方面综合而成的。提出水轮机转轮叶片裂纹处理的建议。     

垂直轴螺旋三角型叶轮的水动力学性能分析

为改进直叶片垂直轴潮流能水轮机能量输出稳定性差的缺点,一种螺旋“三角型”叶轮被引入用以替代传统直叶片H型叶轮。首先分别以半叶高螺旋周向包角为15°、30°、45°及60°作为设计特征设计获得四种螺旋“三角型”叶轮,然后以计算流体动力学理论为基础研究了半叶高螺旋包角对螺旋“三角型”叶轮水力性能的影响规律。通过研究发现,叶轮改型之后的能量捕获系数有了不同程度的提升,其中改型叶轮在大尖速比工况下的能量捕获系数提升最明显,同时,螺旋包角越大,叶轮功率输出越稳定。经过综合对比,具有15°螺旋包角的叶轮性能最佳,其能量捕获系数的时均值最大提升率为13.4%,且能量输出稳定性也获得改善。此外,通过叶轮改型前后的内流场对比发现,螺旋叶轮不仅有效地减小了叶片尾涡的尺寸和范围,也减小了叶片上水压力脉动的幅值,有利于机组运行稳定性的提高,因此,螺旋“三角型”叶轮可作为一种替代传统H型直叶片叶轮的改进结构在潮流能开发过程中推广。     

高水头混流式水轮机分段式下环结构转轮焊接制造技术

本文针对高水头混流式水轮机分段式下环结构转轮的特点进行了分析,其特点为:转轮尺寸小,下环为分段式结构,X型叶片长且型线复杂,叶片数量多,叶片间开档尺寸较小,流道狭长.同时,为节约成本和缩短制造周期,采用模压技术进行叶片成型技术,本文介绍了高水头水轮机叶片的模压及转轮的装焊工艺特点.     

二次整体回火处理混流式水轮机转轮叶片裂纹

本文介绍了浙江省湖南镇水电站水轮机转轮叶片裂纹情况及其处理方法，并分析了叶片发生裂纹的原因。同时还介绍了针对在裂纹处理过程中可能产生的变形问题所做的试验。     

混流式转轮上冠型线变化对水轮机水力性能的影响

为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。     

涡带工况下混流式水轮机转轮动应力特性分析

近年来，国内一些大型混流式转轮出现了不同程度的裂纹问题，对机组安全运行构成了威胁。研究表明，水力激励引起的混流式水轮机转轮叶片动应力是引起叶片疲劳破坏的主要原因之一。文中首先对高水头小负荷的涡带工况下混流式水轮机内流场进行非定常CFD计算，得到涡带工况下叶片表面不同时刻的水压力载荷，并利用流固耦合方法对转轮进行结构场瞬态特性计算，分析转轮叶片的动应力特性。结果表明由于水压力脉动引起的转轮叶片上的振动交变动应力是混流式水轮机疲劳破坏的主要原因之一。计算结果可为其它水轮机转轮的动应力特性分析和疲劳分析提供参考。     

水轮机叶片裂纹原因及预防措施研究

本文概述了目前国内对水轮机叶片裂纹产生的原因的不同观点，在大量的电站调研基础上，分析了各种观点的正确性，提出了水轮机叶片产生裂纹的原因和对策。     

大朝山电站225MW水轮机转轮卡门涡共振分析

分析了云南大朝山电站225MW水轮发电机组运行时发生卡门涡共振,产生金属蜂鸣声及叶片裂纹的原因,经分析处理并取得成功,为大型水轮机的安全运行提供了经验.图4表2     

轴流式水轮机叶片裂纹分析与防治

针对轴流式水轮发电机组在运行不长时间后,叶片出现大量有规律分布裂纹的缺陷,用有限元法对叶片进行了强度和振动计算;对运行中的机组进行了振动和压力脉动测试,并结合焊接工艺和质量的分析,采取减小叶片根部的应力集中、改变叶片出水边钋缘的几何形状、增大焊缝熔深和熔宽等措施,使叶片裂纹得到了有效的控制：     

高比转速混流式水轮机叶道涡工况下转轮的动力特性分析

为了探讨叶道涡对混流式转轮叶片的作用机理,以某高比转速混流式水轮机为研究对象,选取出现严重叶道涡的小流量工况点开展转轮的瞬态动应力数值模拟。首先基于Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型进行了全流道定常和非定常流动计算,得出了转轮内部叶道涡的形态及分布,与实际观测现象非常吻合;然后采用有限元方法对转轮进行了模态分析,获得了转轮在水中的固有频率及振型;最后采用流固耦合方法对转轮进行瞬态动力学分析。研究结果表明:叶片危险部位的动应力的频率为转轮频率的倍频,分布于转轮叶片出口靠近上冠处的局部叶道涡对转轮的作用强度最大,导致叶片出口与上冠连接处的最大动应力值高于一般水轮机转轮的许用应力值,引起转轮该位置发生破坏甚至产生裂纹。