水輪機轉(zhuǎn)輪修補技術(shù)的探究與改進

陳玉聯(lián)

摘要：水輪機轉(zhuǎn)輪是整個水力發(fā)電組的核心部件，該部分的工作狀態(tài)對水力發(fā)電的效率有著至關(guān)重要的作用。所以，對于水輪機轉(zhuǎn)輪的修補也就尤為重要。因此，本文對現(xiàn)有轉(zhuǎn)輪修補技術(shù)進行簡單介紹，并指出其中所存在的缺陷與不足，最后提出相應的改進與優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：水輪機轉(zhuǎn)輪；傳統(tǒng)修補；問題；改進

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的不斷提高，導致我國能源消耗的不斷劇增。在現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)中，火電、核電、風電、太陽能發(fā)電和水電占據(jù)90%以上，但是，水力發(fā)電是其中最為穩(wěn)定與安全的發(fā)電方式。而水力發(fā)電是依靠轉(zhuǎn)輪來實現(xiàn)動能向電能的轉(zhuǎn)換的。因此，衡量一個水力發(fā)電機組是否高效與安全，轉(zhuǎn)輪部分是不可忽略的關(guān)鍵部位，具有十分重要的意義。

1 我國水力發(fā)電現(xiàn)狀

在世界水電市場份額中亞太地區(qū)水電市場占據(jù)世界水電市場的70.3%，中國以可開發(fā)量為3.78億kW占據(jù)世界第一。此外，水力資源作為一種清潔能源，它的有效開發(fā)和利用對于我國目前快速發(fā)展的經(jīng)濟以及改變國際能源的結(jié)構(gòu)上有著重要和深遠的意義。當前，在長江、金沙江、雅礱江、瀾滄江等水力資源豐富的大江大河上，一批批大型水電建設項目正在如火如荼的建設當中。從目前水電開發(fā)的趨勢來看，我國水電未來極具潛力。但是我們的水輪機修補技術(shù)一直是我們的短板，嚴重的制約著我國水力市場的發(fā)展。在這其中水輪機轉(zhuǎn)輪的修補技術(shù)方遠遠落后于發(fā)達國家，發(fā)電機組的轉(zhuǎn)輪經(jīng)常需要經(jīng)過多次修補，增大了經(jīng)濟成本和降低了資源利用效率。

2傳統(tǒng)修復工藝的介紹與不足

2.1不熱處理焊補

該種轉(zhuǎn)輪裂紋處理方式，是指在補焊的時候不對轉(zhuǎn)輪做復雜的熱處理，只是恰當?shù)目刂埔幌聹囟取＿@種處理的方法，能夠有效減小工作量，可以提升在勞動環(huán)境惡劣、施工范圍狹窄的廠房中進行工作時的效率和水平。但這樣處理后，會減少接頭的疲勞壽命，焊縫處的應力水平也相對較高。

2.2 部分熱處理的焊補

這種處理方式是指在不采取特殊焊接技術(shù)的前提下，對施焊區(qū)做部分熱處理。這種方式能夠分散焊縫所受應力并減小其應力的谷值，但不能改善焊接頭整個殘留應力的水平。而且，安放復雜的熱處理設施，使原本勞動環(huán)境惡劣、空間狹窄的施工現(xiàn)場變得越發(fā)擁擠，反而會影響到焊接的質(zhì)量。

2.3全體熱處理焊補

這種方式的關(guān)鍵是在補焊時采取常規(guī)焊接技術(shù)，處理過后，要對轉(zhuǎn)輪整體進行熱處理。這種處理方式能夠提高修補區(qū)域的金屬結(jié)構(gòu)機能、減小焊接殘留應力、抑制接頭疲勞裂紋的產(chǎn)生。但熱處理所需要的設備較復雜，僅僅適用于小型轉(zhuǎn)輪的裂紋修復工作。

3轉(zhuǎn)輪修補工藝的研究及改進

研究證明，疲勞損傷是導致轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生裂紋的關(guān)鍵原因。因此，在選擇轉(zhuǎn)輪的修復工藝上一定要做到嚴謹、科學，要充分的認識到“抗疲勞損傷”的重要性，在考慮工藝精細性、準確性的同時，還要意識到不同的施工現(xiàn)場對工藝的限制和要求。

3.1工藝精細性

修復工藝的精細性，就是要求我們在工作中要牢牢抓住“抗疲勞損傷”這一關(guān)鍵點來安排每一個工藝、每一道工序。因此，對于轉(zhuǎn)輪修補工藝中的精準度，我們需要在擬訂轉(zhuǎn)輪修補工藝的過程中要著重注意以下幾個方面：

（1）我們應當首選抗裂性能特別是抗疲勞損傷性能好的焊材。

（2）應清除干凈所有缺陷。在處理裂紋的時候，要同時清除掉坡口邊緣的其它缺陷，像在裂紋出現(xiàn)的地方、之前用其他焊材進行過補焊的位置。

（3）控制焊接缺陷。在焊接的時候，產(chǎn)生圓形（如孔穴、夾渣）、體積型（如未焊透）、條件（如夾渣）和面型（如未熔合、裂紋）等缺陷都是不應該的；焊縫表面不允許產(chǎn)生溝槽類缺陷（如咬邊），應成型好、無缺陷。

（4）全過程注意控制溫度。在全部裂紋焊接修復進程中，要采取相應的措施來控制溫度，要注意控制焊接時直接加熱部位和間接加熱部位的溫差不要太大，要使加熱產(chǎn)生的熱應力和焊接后的殘留應力達到一個適宜的平衡，因此，在整個補焊進程程中我們要做到：焊前要加熱、焊中要控制層間溫差、焊完要采取后熱措施。

（5）合理控制焊接順序。在同一轉(zhuǎn)輪有幾個葉片同時出現(xiàn)裂紋的情況下，合理的制定焊接工序?qū)α鸭y修復效果的好壞將產(chǎn)生直接影響。通常來說，兩個相對稱的葉片可一起補焊；對于長焊縫，可采取分段退焊方式，實踐證明，這種焊接方式能夠減弱因焊縫橫向緊縮而出現(xiàn)的應力，可以控制的焊縫長度能達到100mm以上。

（6）控制焊接規(guī)范參數(shù)。如何確定焊接的規(guī)范參數(shù)，要綜合焊縫品質(zhì)、應力掌控、焊材等方面的要求來分析。具體來說就是，電弧長度（焊機電壓）要合適、焊機電流較小、焊接速率較快。

（7）施焊中的錘擊。在多層多道焊的時候，焊接錘擊工作非常關(guān)鍵，對焊道實行錘擊，能夠細解焊縫晶粒、分散焊縫的應力并減小應力最大值，所以，在工作中務必要引起我們充足地關(guān)注。

3.2工藝準確性

對于轉(zhuǎn)輪裂紋修復處理工藝，要在兼顧施工現(xiàn)場環(huán)境和工件材質(zhì)的前提下詳細制定好施工步驟，并且要適當?shù)牧粲杏嗟兀`活掌握。

（1）加熱方法問題。從加熱方法來講，一般有電加熱和氧—乙炔火焰加熱兩種方法。電加熱在溫度的控制上穩(wěn)定、可靠，但在處理過程中，由于需要大量布線，使本就狹小的施工場所變得更加擁擠，對裂紋清除和焊接操作也會產(chǎn)生負面影響。而氧—乙炔火焰加熱的方法則顯得比較靈活，可以隨時對要補焊的區(qū)域進行加熱，至于溫度的控制上則可采用紅外測溫儀器進行監(jiān)測，整個操作過程簡單、方便。所以，我們在工作過程中一般都會采取氧—乙炔火焰加熱的方式來加熱工件。

（2）加熱溫度問題。由于在現(xiàn)場不吊轉(zhuǎn)輪的情況下進行修補的環(huán)境相對潮濕，想通過氧—乙炔火焰加熱的方法將補焊的部位均勻加熱到合適溫度并保持一段時間是不太現(xiàn)實的。要解決這一問題只能通過選擇合適的焊材以及結(jié)合其他的工藝（如加強錘擊等）來彌補。因此，建議有條件的企業(yè)能將轉(zhuǎn)輪拉制加工廠進行修補，這樣雖然會增加運輸?shù)荣M用，但修補的效果顯然會更理想。

（3）焊接坡口型式問題。由于轉(zhuǎn)輪形式各不相同，焊接坡口型式也不盡相同，從控制焊件應力和焊件形變兩個方面出發(fā)，一般說來，低水頭電站水輪機轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)目少，應從葉片的背水面加工成雙面U型坡口；而高水頭電站水輪機轉(zhuǎn)輪葉片具有數(shù)目多、間隔小的特點，則應加工成單面U型坡口。

4結(jié)語

水輪機轉(zhuǎn)輪的修補是一項細致、繁瑣的工作，但又是整個水力發(fā)電中最重要的部分。因此，只有耐心細致按照相關(guān)規(guī)程，認真落實到修補技術(shù)中的每一步，只有這樣才能將轉(zhuǎn)輪的修補做到萬無一失，從而為高效安全的水力發(fā)電提供保障。

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基金來源：西華大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目（05030245）