Научная статья

УДК 621.224

DOI: 10.55326/22278400_2022_3_34

Аннотация. Рассматривается механизм трещинообразования лопастей радиально-осевых гидротурбин. Анализируется эффективность используемых на ГЭС мероприятий по устранению трещинообразования лопастей — технологических, конструктивных, режимных. По результатам проведенных исследований сделаны выводы:

1. Соблюдение заводской технологии ремонтных работ устраняет в подавляющем большинстве случаев повторное трещинообразование лопастей, которое в массовом порядке проявляется в первый (приработочный) период эксплуатации. Несоблюдение заводской технологии ремонта приводит не только к повторным трещинам, но часто вызывает дополнительные повреждения и деформации рабочих колес в столь большом объеме, что приходится идти на внеплановую замену оборудования.

2. Создание увеличенных галтельных переходов и утолщение выходных кромок лопастей с целью снижения рабочих напряжений в местах трещинообразования (первое конструктивное мероприятие) неоднократно применялось на действующих гидротурбинах, но никогда не решало проблему трещинообразования рабочих колес.

3. Утонение выходных кромок лопастей (второе конструктивное мероприятие) является эффективным средством борьбы с высокочастотными кромочными вихрями, играющими главную роль в усталостном разрушении рабочих колес, прежде всего высоконапорных турбин. Утонение кромок повышает частоту сходящих с лопастей вихрей и обеспечивает тем самым резонансную отстройку лопастей колеса по их собственным частотам колебаний.

4. Выявление режимов с повышенным уровнем высокочастотных гидродинамических нагрузок на действующей турбине достигается проведением натурных прочностных испытаний лопастей или путем замеров вибраций на опорных узлах (подпятнике, корпусе турбинного подшипника). Поскольку высокочастотные вибрации имеют маленькую амплитуду в виброперемещениях, то испытания должны выполняться с замером колебаний по виброскоростям.

Ключевые слова: трещинообразование, лопасти турбины, радиально-осевая турбина

Для цитирования: Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Опыт борьбы с трещинообразованием лопастей радиально-осевых гидротурбин // Гидротехника. 2022. № 3. С. 34-45.

Список источников:

1. Брызгалов В. И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС. Сибирский издательский дом «Суриков», 1999. С. 195–250.
2. Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Повышение надежности рабочих колес // Энциклопедия. Машиностроение. Т. IV‑20. С. 209–216.
3. Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Анализ технического состояния действующего гидроэнергетического оборудования Красноярской ГЭС // Гидротехника. 2013. № 3. С. 45–50.
4. Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Эксплуатационные характеристики гидротурбин со сроком службы выше нормативного // Надежность и безопасность энергетики. 2017. Т. 10, № 3. С. 197–205.
5. Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Роль кромочных вихрей в разрушении рабочих колес радиально-осевых гидротурбин // Гидротехническое строительство. 2013. № 10. С. 43–48.
6. Иванченко И. П., Веремеенко И. С., Потемкин А. А., Пупко Т. Е., Синько С. Н. Прочностные исследования лопастей рабочего колеса гидротурбины Нурекской ГЭС // Энергомашиностроение. 1982. № 9. С. 21–23.
7. Иванченко И. П. Экспериментальные исследования напряжений в лопастях радиально-осевых гидротурбин // Труды НПО ЦКТИ. 2002. Вып. 290. С. 175–186.
8. Броновский Г. А., Гольдфарб А. И., Фасулати Р. К. Технология гидротурбостроении. Л.: Машиностроение, 1978. 192 с.
9. Кудрявцев И. В., Науменко Н. Е. Усталость сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1976. 271 с.
10. Монгарес В. Я., Ситнянский А. И. Повышение надежности работы узлов гидротурбины Вилюйской ГЭС // Гидротехническое строительство. 1994. №3. С. 40-45.
11. Справочник по эксплуатации и ремонту гидротурбинного оборудования. М.: Энергоатомиздат, 1985. 259 с.
12. Справочник по гидротурбинам / Под ред. Н. Н. Ковалева. Л.: Машиностроение, 1984. С. 66–67.
13. Владиславлев Л. А. Вибрация гидроагрегатов гидроэлектрических станций. М.: Энергия, 1972. С. 37–42.
14. Зеленевский З. И., Куприк А. А. Модификация лопастей рабочих колес Чиркейской ГЭС // Гидротехническое строительство. 1997. № 1. С. 42–44.
15. Орлов Е. В., Степанов В. Н., Попов А. И., Пылев И. М. Опыт реконструкции рабочего колеса Днепровской ГЭС // Гидротехническое строительство. 1997. № 3. С. 37–39.
16. Ледянков Н. Я., Вильнер Г. А. Повышение технического уровня гидротурбин Волховской ГЭС после длительного периода эксплуатации // Труды ЦКТИ. 2002. Вып. 290. С. 160–174.
17. Аронсон А. Я., Бабаченко В. Е., Зайцев Г. З. Вопросы прочности гидротурбин в связи с их циклической нагруженностью // Машиностроение. 1969. № 12. С. 127–136.
18. Иванченко И. П., Топаж Г. И., Захаров А. В. Улучшение эксплуатационных характеристик путем модернизации лопастных систем // Труды ЦКТИ. 2002. Вып. 290. С. 100–111.
19. Иванченко И. П., Прокопенко А. Н. Анализ опыта эксплуатации агрегата 2 с временным рабочим колесом на Саяно-Шушенской ГЭС // Гидротехническое строительство. 2013. № 10. С. 34–43.