一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109332927A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811207623.0(22)申请日2018.10.17(71)申请人东方电气集团东方电机有限公司地址618000四川省德阳市旌阳区黄河西路188号(72)发明人石清华冯涛张彬王平(74)专利代理机构成都天嘉专利事务所(普通合伙)51211代理人赵凯(51)Int.Cl.B23K31/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法(57)摘要本发明公开了一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，属于水轮机领域，包括以下步骤：a、复原性修复，在发生裂纹部位按照叶片原状补焊复原；b、三角块补强，在叶片出水边靠近上冠处焊接三角块，将叶片和上冠间的夹角由锐角变为钝角；c、型线优化，在三角块和叶片连接过渡区沿厚度方向对叶片进行堆焊，使三角块与叶片连接的过渡区的厚度变化在空间任何方向均为光滑过渡。本发明通过对混流式水轮机转轮叶片出水边增加三角块补强后，对叶片进行局部型线优化，能够大幅度的降低该处叶片的动应力水平，消除混流式水轮机转轮叶片出水边规律性裂纹，从而彻底解决靠上冠侧转轮叶片的裂纹问题。CN109332927ACN109332927A权利要求书1/1页1.一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，其特征在于，包括以下步骤：a、复原性修复，在发生裂纹部位按照叶片原状补焊复原；b、三角块补强，在叶片出水边靠近上冠处焊接三角块，将叶片和上冠间的夹角由锐角变为钝角；c、型线优化，在三角块和叶片连接过渡区沿厚度方向对叶片进行堆焊，使三角块与叶片连接的过渡区的厚度变化在空间任何方向均为光滑过渡。2.根据权利要求1所述的一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，其特征在于：所述步骤b中，三角块的几何尺寸根据叶片出水边的空间形状确定。3.根据权利要求1所述的一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，其特征在于：所述步骤b中，三角块的厚度不小于上冠区叶片出水边厚度的3倍。4.根据权利要求1所述的一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，其特征在于：所述步骤c中，光滑过渡是指堆焊后坡度不大于5％。5.根据权利要求3所述的一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，其特征在于：所述步骤b中，三角块的厚度为上冠区的叶片出水边厚度的3倍。6.根据权利要求4所述的一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法，其特征在于：所述步骤c中，光滑过渡是指堆焊后坡度为5％。2CN109332927A说明书1/5页一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法技术领域[0001]本发明涉及到水轮机领域，尤其涉及一种混流式转轮叶片出水边裂纹处理方法。背景技术[0002]在混流式水轮机所有流动致振问题中，因转轮叶片出口卡门涡街诱发的共振是一种破坏力极强的水力弹性振动。这种共振一旦出现，水轮机运行时会出现啸声，并在很短时间内引起转轮叶片大面积裂纹。由混流式水轮机转轮叶片出口卡门涡街诱发的共振通常出现在转轮具有高流速的运行区，即通常出现在混流式水轮机的高负荷运行区。此外，啸声的频率高，且啸声的频率随着水轮机负荷的增加而增大。引起共振的根本原因是转轮叶片出口卡门涡街的频率与转轮叶片在水下的固有频率重合或相近。[0003]转轮是混流式水轮机最核心的部件，决定了机组的效率和能否安全稳定运行。混流式水轮机转轮叶片出现裂纹时常发生。混流式水轮机转轮叶片出水边裂纹主要分为两大类：[0004]1、规律性裂纹，具有一定规律性开裂，裂纹具有数量多、规律分布、疲劳破坏等特征。这类裂纹主要由转轮叶片先天设计缺陷或因水轮机运行中异常水力现象产生的局部高动应力疲劳破坏所致。[0005]2、偶发性裂纹，裂纹具有数量少、仅个别叶片出现、随机分布、非疲劳破坏等特征，这类裂纹往往是由个别叶片的材料缺陷、制造缺陷、焊接过程中局部应力集中所致。[0006]现有处理转轮裂纹的方法大多为复原性修复，即在发生裂纹部位按照叶片原状补焊复原。该方案一般对补焊区域进行局部热处理，局部热处理对改善焊缝的应力分布、降低焊接应力峰值有一定的作用，但对焊缝区整体残余应力降低并不明显。此方案对于叶片偶发性裂纹，有明显效果，但对于规律性裂纹，重发概率非常高。[0007]公开号为CN97143455A，公开日为2017年09月08日的中国专利文献公开了一种减轻混流式水泵水轮机无叶区压力脉动危害的方法，其特征在于，包括对混流式水泵水轮机所做的以下两方面的优化：1)将混流式水泵水轮机转轮高压侧叶片倾斜布置，使叶片的进水边骨线与轴线方向的夹角Φ不小于15°；2)在保证混流式水泵水轮机转轮及其叶片刚强度要求的基础上再增加2～3个叶片，其目的是减小转轮高压侧叶道间距，以缩小脱流漩涡的