[發(fā)明專利]貫流式水輪機轉輪室空蝕修復工藝

有效

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• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102284826A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 吳偉華
• 申請（專利權）人: 東芝水電設備（杭州）有限公司
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00;B23K31/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

技術領域

本發(fā)明公開了一種修復工藝，具體涉及一種貫流式水輪機轉輪室空蝕的現(xiàn)場修復工藝，屬于水電站機電技術領域。

背景技術

在水輪機流道內(nèi)，水流在低壓區(qū)空化形成的空泡在高壓區(qū)突然潰破，使局部區(qū)域的壓力驟增。若水流中不斷形成、長大的空泡在轉輪室內(nèi)壁面頻頻潰滅，壁面將會遭受巨大壓力的反復沖擊，從而引起材料的疲勞破損甚至表面剝蝕，此即為轉輪室的空蝕。

貫流式水輪發(fā)電機組經(jīng)多年運行后，轉輪室產(chǎn)生的空蝕現(xiàn)象，將直接導致轉輪葉片外緣與轉輪室的間隙不斷增大，從而降低水輪機的運行效率，影響機組的穩(wěn)定運行。為避免空蝕帶來的危害，需要更換新的轉輪室或?qū)ζ溥M行修復，由于換新轉輪室的成本太高，通常采用的方法是對轉輪室的空蝕部分進行修復。

目前，常用的轉輪室空蝕修復方法有不銹鋼材料補焊和膠粘材料修復兩種。

《水電站機電技術》2005年4月第28卷第2期，“轉輪及轉輪室空蝕的處理”一文，披露了采用不銹鋼材料補焊對轉輪室空蝕面進行修復的工藝；《水電站機電技術》2008年4月第31卷第2期，文章“膠粘材料修補貫流式水輪機轉輪室空蝕損壞面”，披露了采用粘膠材料進行空蝕損壞面修復的方法。

上述兩種現(xiàn)有的修復方法一定程度上存在著不足。由于施焊電弧高溫會引起焊接變形，嚴重影響轉輪室的工作質(zhì)量，因此，采用不銹鋼材料進行補焊的方法不適用于轉輪室大面積的空蝕修復，且該方法也沒有采取相應變形控制措施。采用粘膠材料修補的工藝，由于粘膠材料的膠接強度不如金屬材料，在水流沖擊下容易剝離、脫落，修復后水輪機運行壽命有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種修復質(zhì)量可靠，變形小，修復后運行壽命長，適合大面積修補的貫流式水輪機轉輪室空蝕修復工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術方案：一種貫流式水輪機轉輪室空蝕修復工藝，其特征在于包括以下步驟：

1)預清理：對轉輪室內(nèi)壁空蝕部位表面進行清理，包括除銹、去污等；

2)組裝焊接支撐：依空蝕分布區(qū)組裝焊接支撐件，加固轉輪室內(nèi)壁待焊部位；

3)打底焊：對空蝕較嚴重的溝槽逐一用氬弧焊進行填補；

4)堆焊；在步驟3)基礎上，對空蝕帶進行堆焊；

5)后處理：焊接部位冷卻后，拆除步驟2)中的支撐件；

6)打磨拋光：對焊接修復表面打磨拋光。

所述步驟1)中使用金剛砂對空蝕部位表面進行除銹，使用乙醇、丙酮或汽油對空蝕部位表面去污。

所述步驟4)中的堆焊采用CO₂氣體保護堆焊，堆焊時繞轉輪室中心軸對稱施焊，且堆焊焊道沿轉輪室內(nèi)壁面間隔均布。

其中，每焊完一道，即對該焊縫采用風鏟敲打，風管吹風進行快速冷卻。

所述步驟5)中通常使用砂輪機對支撐件進行拆除。

相比現(xiàn)有技術方案，本發(fā)明的轉輪室空蝕現(xiàn)場修復工藝適合于轉輪室大面積空蝕的修復，通過合理安排焊接區(qū)域和焊接工序，并在施焊過程中采取一定措施，如風鏟敲打、風管冷卻、對稱施焊等，以分散和減少焊接時的熱攝入，消除焊接產(chǎn)生的應力會集，保持轉輪室整體均勻受熱，從而較好地控制焊接變形，使修復質(zhì)量更加可靠。同時，采用該工藝修復后的轉輪室強度好，修補面不易剝除、脫落，機組運行壽命得到延長。

為進一步說明該現(xiàn)場修復工藝的效果，現(xiàn)列舉實例如下：

國內(nèi)某水電站，修復前水輪機轉輪室空蝕嚴重，采用本發(fā)明的修復工藝進行大面積不銹鋼堆焊處理，并在機組重新投運3900多個小時后，對修復的空蝕區(qū)域進行了三次檢查，均未發(fā)現(xiàn)裂紋及空蝕延伸等不利現(xiàn)象，修復牢度好，機組運行平穩(wěn)可靠。

附圖說明

圖1是轉輪室空蝕區(qū)域分布示意圖；

圖2是組焊安裝支撐桿的位置示意圖；

圖3是空蝕區(qū)域堆焊順序及焊道分布示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1～3對本發(fā)明貫流式水輪機轉輪室空蝕現(xiàn)場修復工藝的一種實施方式做詳細說明：

如圖1所示，較早的電站對轉輪室的要求較低，轉輪室球面段1采用碳鋼材料，耐磨性很差，喉管段2采用不銹鋼材料，有較好的耐磨性。隨著機組運行時間的增加，漿葉活動區(qū)域(即球面段)的空蝕將慢慢加重。圖中，A為空蝕分布區(qū)，其中，空蝕最嚴重的部分為轉輪中心線附近的B區(qū)域。

對該轉輪室空蝕區(qū)域的現(xiàn)場修復，步驟如下：