小浪底水利枢纽工程项目水轮机转轮裂纹处理专题报告

资料等级:小浪底水利枢纽工程项目水轮机转轮裂纹处理专题报告
发布时间:2014-5-4
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                          小浪底水利枢纽工程项目水轮机转轮裂纹处理专题报告
一、水轮机基本情况
小浪底水力发电厂共装设6台300MW机组,总装机容量1800MW。其中发电机型号为SF300-56/13600,由哈尔滨电机厂有限责任公司(负责设计)和东方电机股份有限公司(指定分包)各制造3台。水轮机通过邀请招标后选定美国伏伊特公司(现美国伏伊特-西门子集团)为设备供货商。机电安装合同由中国水电第十四、四和三工程局组成的FFT联营体中标。电站第一台机组于2000年1月8日正式投产发电,所有机组与2001年底全部安装完毕。
(一)水轮机主要性能
1.水力参数
型式: 混流式,金属蜗壳,带弯肘型尾水管。
运行水头: Hmax=141m   Hmin=68m  Hr=112m
出力: Pr=306MW  Pmax=331MW(H=117m及以上)
转速: nr=107.1r/min   nf=204r/min 流量:Qr=294.5m3/s
2.结构参数
转轮直径: D1=6356mm   D2=5600mm
轮叶数:Z1=13
导叶数:活动导叶和固定导叶均为 20
导叶高度: 1500mm 导叶分布圆直径为:7239mm
蜗壳包角: 345 度
尾水管:导叶中心至底板高度  20400mm
扩散段水平宽度  10000mm
机组中心至扩散段出口长度  88500mm(6号机) 
(二)转轮的加工制造
转轮叶片采用不锈钢板材分两块模压焊接而成,数控加工技术分片制造。
上冠为不锈钢铸造,整体车削成型。
下环的上段为不锈钢铸造,下段为不锈钢板卷制,对焊以后整体加工。
上述三种部件分别经海、陆运输到工地转轮加工厂,再焊接成整体转轮,经过机械加工后出厂。

二、转轮叶片裂纹
小浪底第一台机组(6号机)于1999年12月充水调试,年底试运行结束,2000年1月8日并网开始商业运行,至2000年5月末停机检查,发现13个叶片全部出现裂纹,而且形状和部位都相似。
图2-1、2-2、2-3显示了小浪底水轮机剖面、裂纹示意图及典型裂纹

2000年8月末,6号转轮经补焊修复后投入运行。经半年运行后,2001年1月检查,又发现6个叶片有裂纹。
2000年9月5号机充水试运行,在调试中间停机检查(尚未带负荷),发现有6个叶片产生裂纹。
2000年12月,4号机经72小时试运行后,有6个叶片出现裂纹。
2001年4月,3号机试运行后,也有3个叶片出现裂纹。
所有这些裂纹的位置和形状都相似。它们从叶片出水边背面距上冠约50mm处初生,逐步呈抛物线状向叶片中心延伸,最长约450mm,部分裂纹在扩展过程中出现分叉。
裂纹如此快速的重复出现(有的仅开停机调试近30次),引起人们的严重关切。为此,美国伏伊特公司和国内专家进行了多次的分析研究,并且通过现场的试验寻找原因。

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