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老江底水电站水轮机水力稳定性分析.pdf

老江底水电站水轮机水力稳定性分析

renqimiao
2012-11-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《老江底水电站水轮机水力稳定性分析pdf》,可适用于工程科技领域

第卷第期年月水力发电老江底水电站水轮机水力稳定性分析任启淼郭建伟杨强刘光宁(.贵州省水利水电勘测设计研究院贵州贵阳.哈尔滨大电机研究所黑龙江哈尔滨)摘要:老江底水电站投入运行h后水轮机转轮叶片出水边出现大量裂纹为此对机组选型、叶片材料以及运行方式等进行了分析研究产生叶片裂纹的原因提出解决问题的方法可供同行在机组选型设计以及电站运行中参考。关键词:水轮机裂纹稳定性老江底水电站HydraulicStabmtyAnalysisfortheTurbinesinLaojiangdiHydropowerStationRenQimiaoGuoJianweiYangQiangIjuGuangning(.GuizhouSu~eyDesignResearchInstituteforWaterResourcesandHydropower,GuiyangGuizhouChina.Ha~inInstituteofLargeElectricalMachineryHa~inHeilongjiangChina)Abstract:AfterputtingintooperationofhtheoutletedgeofrunnerbladesinLaojiangdiHydropowerStationemergesalargenumberofcracks.Theunitselectionbladematerialandoperationmodealeanalyzedtofindthereasonsofbladecrackingandthesolutionsarealsoproposed.Thestudycanbeasreferencefortheunitselectionanddesignofsimilarhydropowerstations.KeyWords:turbinecrackstabilityLaojiangdiHydropowerStation中图分类号:TK.TV文献标识码:B文章编号:()电站概况老江底水电站位于云贵两省界河黄泥河上.装机容量MW年利用小时数为h。为“无人值班少人值守”电站。老江底下游为已建成的鲁布革水电站其厂房尾水位接鲁布革水库回水。电站安装台立式混流水轮发电机组.水轮机型号为HLA一U一l额定水头为.m.发电机型号为SF/水轮机转轮采用铸焊结构叶片采用数控加工上冠、下环以及叶片材料均采用马氏体不锈钢材料ZGCrlNiMo。年月开始进行设备安装。年月号机组投产。年号机组投产转轮裂纹情况老江底水电站于年月首台机组(号机组)投产到年月累计运行h。在例行检查中发现转轮个叶片有个出现贯穿性裂纹其中个叶片裂纹在进水边靠近下环处.其余均在出水边裂纹长度大约为~mm而且裂纹形状不规则。厂家进行了补焊修复后投入运行.累计运行h年月对转轮再次进行检查时发现号机组转轮又出现了裂纹上冠处出水边道下环处出水边道。年月号机转轮叶片也发现了裂纹.生产厂家施工人员对号机转轮进行了全面的检查探伤共计发现条裂纹。主要分布在叶片与下环的出水边处有部分裂纹零星分布在叶片中部和与上冠结合部但均在出水边。转轮裂纹原因分析.选型设计老江底水电站水轮机选用的HLA.已在多个水电站成功使用运行良好是HI水头段常用收稿日期:作者简介:任启淼(一)男贵州普定人高级工程师硕士从事水电站水力机械设计工作.WaterPowerVo.No.圈典型转轮。老江底水电站水头变幅(日)/o=.最大水头与最小水头的比值为.最大水头与设计水头的比值为.最小水头与设计水头的比值为.最大水头与额定水头的比值为.水轮机运行的各种特征水头都在合理范围内。水轮机运行工况处于或接近最优工况区机组选型设计合理。I材料选用老江底水电站水轮机转轮采用铸焊结构上冠、下环和叶片采用马氏体不锈钢材料ZGCrNiMo叶片采用铸造(VOD精炼铸造)成型、数控加工叶片厚度~m/lcl。转轮进行的有限元分析表明在最大水头下暂时过负荷超过水轮机额定出力时各部件材料的最大允许应力不超过其屈服强度的%。在最大飞逸转速或水压试验的条件下相应部件工作应力不超过屈服强度的%。材料屈服强度规定值为MPa.强度极限MPa。年月发现裂纹以后业主单位和东风电机厂均对此转轮材料进行了取样检验结果表明:叶片材料的化学成分、抗拉强度、冲击韧性以及硬度等力学性能均符合ZGOCrNiMo的标准。由此说明老江底水电站在转轮材料的选用上没有问题。.制造方面从老江底水电站转轮裂纹的位置来看裂纹不在叶片的最大应力部位(转轮出水边和上冠连接处)。而且不在焊缝处或者焊缝周围。由此可以说明.叶片的铸件质量以及焊接质量不是引起裂纹的主要原因。.运行工况年月年月电站的运行水头见表。叶片第一次断裂前机组运行时间为h其中:出力≤MW为hMW为h.~MW为hMW为h。第二次断裂前机组运行时间为h其中出力:~MW为h~MW为laMW为h。机组运行时在某些负荷段。在中控室感觉厂房振动较大偶尔在尾水管内会发出较大的爆裂声音(这种声音在中控室感觉像有放炮爆破的声音).尾水管内经常有比较均匀的拍击声音。由于电站摆度振动在线监测系统出现问题未能获得定量的检测数据。从表可以看出水轮机的运行水头未超出设计的水头范围但是运行负荷较低.超出了水轮机圃VaterPoerVo.No.表运行水头统计的最优负荷区机组运行状态不稳定可能引发叶道涡、卡门涡、尾水涡带等一系列水力不稳定。.压力脉动压力脉动实质上是水轮机偏离最优运行况而产生的一系列水力不稳定的表现包括叶片进口冲角增大带来的叶道涡.绕流经过固定导叶、活动导叶以及叶片而引起的卡门涡。水力自激振动尾水涡带等。老江底水电站运行的情况表明.水轮机在运行时不但是尾水管压力脉动幅度较大而且转轮上腔甚至蜗壳也存在较大的压力脉动。由于老江底水电站并没有进行模型验收试验转轮的水力性能借鉴的是原有的模型试验资料和国内其他工程的经验。查阅相关资料并结合本电站的运行情况分析老江底水电站可能存在叶片绕流引起的卡门涡部分负荷的低频压力脉动可能是叶片裂纹的主要原因之一。部分负荷的低频压力脉动诱发过高的动态应力会使转轮叶片开裂。处理及效果.处理方法针对水轮机运行在低负荷区时间较长的情况要求电站运行单位按照规范要求保证机组在不同的水头下运行负荷在相应的%~%范围内严格控制机组在低负荷运行的时间。进行真机实测。科学划分水轮机的运行区域(即允许运行区不推荐运行区稳定运行区不允许运行区)。针对机组可能出现的水力不稳定现象进行转轮叶片出水边打磨处理在中心线到下环段沿出水边打磨mm宽出水边厚度打磨到mm(下环处帚j/卺弟JU期士J芒j暑{承号予:石J目电蚰爪半匕=Jb小/J怩疋I|土万Jlmm逐步过渡到中心线)并对出水边倒角修圆。改善尾水补气措施加强大轴中心孑L补气将转轮处的真空破坏阀换成浮球阀并取消原设置在发动机轴上的真空破坏阀。.效果经过处理后机组投入运行到目前为止未发现机组出现异常情况出力达到设计要求振动摆度满足规范要求大轴中心孔补气顺畅。结语混流式水轮机转轮叶片裂纹是较为普遍的问题导致转轮裂纹的潜在原因很多常见的有选型设计不当、制造质量缺陷以及水轮机水力不稳定等水轮机的运行工况也常常会诱发裂纹的产生。老江底水电站经过修薄水轮机叶片出水边和调整机组运行规范使水轮机的稳定运行得到很大的改善防止了水轮机裂缝的产生。参考文献:I覃大清刘光宁陶星明.混流式水轮机叶片裂纹问题J.大电机技术():.黄源芳刘光宁樊世英.原型水轮机运行研究M.北京:中国电力出版社.樊世英.混流式水轮机转轮裂纹原因分析及预防措施J.水力发电.():.『孙鸿秉王怀茂.龙滩水电站水轮机转轮残余应力的测试及评价J.水力发电():.『曹剑锦陈昌林.大型水轮机转轮异常振动及叶片裂纹分析J.西南交通大学学报():.严祥兵.黄丹电站水轮机转轮叶片裂纹的处理J.大型铸锻件f:.梁卫.水轮机转轮叶片裂纹分析及补强处理J.华电技术():.夏志昌袁文清张伟.珊溪水力发电厂转轮裂纹原因分析及处理J.电力建设():.于纪幸徐抱朴孙殿湖李兴捷.大朝山水电站转轮裂纹分析J.水电站机电技术():.O毛汉领.混流式水轮机转轮叶片裂纹监测研究MJ.北京:中国水利水电出版社.宋子友.隔河岩电厂号水轮机转轮裂纹处理方案J.湖北水力发电():.fl李政伟张炽基.万家寨水电站水轮机转轮裂纹原因分析及处理J.中国水能及电气化():.钟苏.关于水轮机抗振与防裂纹设计的建议J.水力发电():.王者昌陈怀宁.水轮机叶片裂纹的产生及对策J.大电机技术.():.(责任编辑刘书秋)第页)法兰与水导处的净摆度曲线如图结论所示。⋯表遗传算法对上导法兰水导摆度采样数据正弦拟合优化结果吕j\钽默相位/rad图法兰静摆度曲线和水导静摆度曲线由图可以得出:法兰处最大摆度I.zm方位.。水导处最大摆度m方位.。。所得的结果应用在实际轴线校正时效果良好从而验证了本文所提出算法的可行性与合理性。从摆度采样序列中提取正弦信号参数是信号处理中一类重要的估计问题其目的是用被噪声所污染的数据来估计正弦信号。本文提出的基于遗传算法的正弦波参数拟合法不仅实现了连续采样数据的正弦拟合突破了传统等角点盘车的局限提高了精度同时相对FFT法基于遗传算法的正弦曲线拟和求解具有可以实现全局收敛和高精度的优点。参考文献:苟小军.张建伟冯铁成.自动盘车装置在刘家峡水电厂的应用J.水电能源科学():.张建生李明安.自动盘车装置在小浪底水力发电厂的应用Jl水力发电:..『史恩泽齐经纬.太平湾电厂多点任意角盘车软件开发及功能介绍J.水电站机电技术():.李军.龙滩水电站号机组盘车与水导摆度处理Jj水电站机电技术():.WangQJ.UsinggeneticalgorithmstooptimizemodelparametersJ.EnvironmentalModelingandSoftware():.(责任编辑高瑜)WaterPowerVo.No.囫

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