水轮机转轮与转轮室.docx

轴流式水轮机气蚀与磨损的修复
水轮机的气蚀问题讫今为止仍是一个世界性难题，任何设计优良和选取优良
抗气蚀材料而制成的水轮机，在实际运行中仍不可避免地会出现由于运行环境的
改变而发生磨损与气蚀（以下称磨蚀）现象。
流经水轮机内的水流是相当复杂的，当部分水流从高压区流入低压区、突遇压力下降，降到水流气化点以下，水气化并产生气泡，这部分水流再流经高压区气泡瞬间爆裂产生破坏、即气蚀。水轮机的气蚀不是单一的破坏，它往往与泥沙磨损相伴而生。水轮机的运行由于是利用天然河流中的水流经不同方式引入水轮机而做功。这些水流中往往带有一定量的杂质、沙砾、石英砂等矿物颗粒，这些物质通过流道进入水轮机、经物理化学作用、日积月累再辅以气蚀这就给水轮机造成很大的破坏。
轴流式水轮机的磨损与气蚀易发生部位：
一、转轮叶片背面靠出水边、叶片边缘、叶片根部、叶片吊孔周围；
二、转轮室进口、转轮室出口与尾水管相接部位；
三、导水叶上下端面、导叶出水边；
四、底环与导叶出水边相对位置（机组额定出力时的导叶开度位置）。
水轮机的磨蚀严重后会造成机组的振动和噪声增大，同样的水头、同样的导叶开度、机组的出力要下降，长期运行会严重威胁机组的安全运行和降低发电厂的利润指标。为了维持水轮机原有的性能和出力，就要对水轮机的气蚀和磨损部位尽量修复到机组的设计出厂状态。
修复的具体工艺如下：
一、准备工作
1、工器具的准备：直流电焊机、碳弧气刨枪、电动砂轮、风动砂轮、探伤设备、加温和保温设备、照明设备、测量工具、钳工常用工具、机床、搭建工作平台。
2、材料的准备：结422电焊条、国产奥107不锈钢电焊条、机械清洗剂、无水乙醇、1755高效清洗剂、抗气蚀耐磨修补剂（天山TS—216）。
二、气蚀区域的清理
1、全部清扫导叶底环与转轮室的油污、锈蚀，划定需要修复的区域。确定磨蚀
指数（包括磨蚀的部位、面积和深度）。
2、磨蚀特深和呈网状的区域用碳弧气刨，刨去磨蚀层（注：不可刨穿基体金属、刨穿后补焊层不好附着），刨后用磨光机清理氧化层和碳化层至基体金属。
3、磨蚀层较浅的区域、不成片的，可直接用磨光机清理至基体金属。
4、磨蚀呈单个孔洞、分布较远的，可用模具电磨装上砂轮磨头、硬质合金磨头等
不同型号规格的磨头进行清理，而不会伤及其它未气蚀区域。
三、磨蚀区域的补焊
1、对于磨蚀深度大于8mm的，可用与母材相近的结422焊条打底，再用不锈钢焊条堆焊两道面层。
2、气蚀较浅的和呈单个孔洞的，可直接用不锈钢焊条堆焊。
3、焊接时每一处以连续不超过二根焊条焊接为宜，采用较小电流，对称分块跳步
焊接，以减少变形。焊接量大时可采用两人对称分块焊接，按一定方向转动。
4、每处焊接后、在冷却的过程中用手锤连续锤击敲打焊缝，锤头应垂直于焊缝、每处至少锤击四个来回以上，以减小焊接的内应力。
5、为防止焊接大面积时转轮室变形过大，可在焊接前对预见变形区域加支撑杆，支撑杆可采用槽钢、工字钢、螺栓千斤顶、齿轮千斤顶等。
6、补焊转轮叶片时为防叶片变形，要在转轮叶片间和叶片与转轮轮毂间加支撑
杆、在施焊前要测量并记录转轮上下叶片角与轮毂固定点间的实际尺寸，以便于打磨后的校正。
7、已穿孔的区域可在清理周围残余金属后，直接镶补不锈钢板，再按工艺焊接
和打磨。
8、属于泥沙磨损的浅坑，可直接用小焊条小电流补焊。
9、导水叶的修补：
（1）、导叶的磨蚀用不锈钢电焊条修补上下端面后，上车床以上下轴端为基准校正、车削上下端面至图纸要求尺寸。
（2）、导叶立面焊接后用砂轮磨削掉较多部分，待导叶装复导水机构后结合导水机构的圆度和密封测量调整工作、再作导叶立面的细微修磨处理。
10、对于底环是铸铁和不方便采用电焊的磨蚀修补，以及由于运行时长、转轮室磨蚀较大，转轮室与转轮间隙远远大于实际值，而更换转轮室工作量相当大、转轮室整体补焊也不可能，介于以上情况可采用北京天山新材料技术公司生产的抗气蚀耐磨修补剂（TS—216）按工艺修补，效果较好。
TS—216修补的工艺：
（1）、用机械清洗剂清理要修复的区域，再用氧乙炔火焰烧烤加温以彻底清除微孔内的水分，最后用无水乙醇或1755清洗剂洗刷修复区、调胶板、刮胶刀。
（2）、对要修复的区域整体加热，整体加热有困难时，可用碘钨灯对周围环境加热20—30℃。
（3）、用称重工具称量A胶、B胶（A胶八份、B胶一份）。将两种胶在调胶板上迅速拌合均匀、并立即刮敷到待修复处。
（4）、在刮敷时由于胶体特粘、遇冷又变硬，很不好操作、刮敷不均匀、不平整，这时可采用大功率电吹风对刮敷面和胶体加热、使胶体变软便于操作，也可用氧乙炔火焰对即将刮敷面局部加热。
（5）、全部刮涂修光完后用碘钨灯近距离对修补面加热保温24小时。待修补剂完全固化达到使用强度后可进行检测。未修补够的可继续按上述工艺修补，超出修补量的用砂轮机打磨。
(6)、由于是工业修补剂、含有毒成分，操作人员要保证工作环境空气流通和穿戴必须的防护用品。
四、打磨：全部修补完及变形冷却后可先采用大砂轮机（效率较高），再磨光机用千叶片打磨抛光，使表面粗糙度控制在6.3—12.5以内。
五、变形检查、处理：
1、转轮室用模板或用钢板尺透光法检查变形量，高处打磨、低处修补。
2、结合机组的中心测量，测量出转轮室的磨损情况，各处的实际变形量，找出问
题，影响运行的作相应的修补或打磨处理。
3、 转轮叶片变形，可根据焊接前测得的数据、图纸的技术要求或制作的模板检查，用火焰加热退火校正、消除内应力，冷却后再作测量，至合符要求为准。
4、 全部修复工作完成后应作探伤检查，叶片的根部、中部及气蚀堆焊区等均不得
有裂纹。
实践证明水轮机的磨蚀经上述方法修补校正，机组能顺利运行到下一大修周期，并且磨蚀量会少于初次修复前。

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