CN114083224B - 一种混流式水轮机固定导叶的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混流式水轮机固定导叶的修复方法，以解决水轮机修复时需要开挖座环导致修复困难的问题。本发明包括以下步骤：于水轮机的座环上布设若干百分表以监测座环在周向上的位移变量；于待切割的固定导叶两侧设置顶伸装置；对固定导叶的上下两端进行切割；打磨切割面并将新的固定导叶焊接于切口处，切割、打磨及焊接过程中若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止切割、打磨或焊接，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶。本发明在不开挖座环的情况下进行固定导叶的修复，修复前后可保证座环的装配精度一致性，施工难度相对较低、施工工时少，能够节省一定的施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及水轮机修复技术领域，具体而言，涉及一种混流式水轮机固定导叶的修复方法。
背景技术
固定导叶在含沙高速水流的冲刷下，造成有磨损、裂纹等情况，这些严重影响机组发电效率，降低电厂发电量。目前最为常见处理办法是在固定导叶表面进行堆焊修复，但是堆焊完成后难以打磨成原导叶叶型，影响机组过水效率、加剧机组气蚀破坏。特别是运行几十年的机组，其导叶叶型较设计时叶型已发生千差万别的变化。
目前对于这种使用年限较长的座环、固定导叶修复采用更换的方式，该工艺需要将座环开挖出来，然后将新座环再埋入进去，由于水轮机体型较大的原因，旧座环的开挖以及新座环的安装将导致施工难度大、成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何在不开挖座环的情况下修复固定导叶，目的在于提供一种混流式水轮机固定导叶的修复方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种混流式水轮机固定导叶的修复方法，包括以下步骤：
于水轮机的座环上布设若干百分表以监测座环在周向上的变形量或位移变量；
于待切割的固定导叶两侧设置顶伸装置；
对固定导叶的上下两端进行切割，若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止切割，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶；
打磨切割面并将新的固定导叶焊接于切口处，若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止打磨或焊接，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶。
本发明在实施过程中，不需要开挖座环，只需将座环进行暴露，修复全过程都在座环上进行实施，但是由于修复时需要对旧的固定导叶进行切割、对新的固定导叶进行焊接，前述的操作一般都会对座环的尺寸、位置造成一定影响，从而使得修复后的装配工作无法进行，并且由于座环体积较大，若在装配过程对座环进行尺寸、位置矫正难度较大，故此本发明通过在座环上布设百分表，能够在切割、打磨、焊接的过程中对座环的尺寸、位置实现监控，当座环的尺寸、位置发生改变时，通过设置的顶伸装置对座环及时予以矫正，从而保证座环在修复前后的尺寸、位置的一致性，继而保证其他部件能够顺利的在修复后与座环实现装配。
优选的，所述百分表的数量设置为8个且呈圆周均布。
优选的，所述顶伸装置为千斤顶。
优选的，在对固定导叶的上下两端进行切割时，首先从固定导叶的一侧切割固定导叶厚度1/3～2/3的深度，再从固定导叶的另一侧切割固定导叶直至固定导叶脱离座环。
优选的，在对固定导叶的上下两端进行切割时，先对固定导叶的上端进行切割，切割完成后，静置一段时间，再对固定导叶的下端进行切割。
优选的，在对固定导叶的上下两端进行切割时，切割起点距座环至少20cm。
优选的，在对固定导叶进行切割时，采用60度的切割方向切割固定导叶。
优选的，所述顶伸装置包括第一顶伸装置、第二顶伸装置、第三顶伸装置和第四顶伸装置，其中，所述第一顶伸装置与所述第二顶伸装置位于所述固定导叶的一侧，所述第三顶伸装置与所述第四顶伸装置位于所述固定导叶的另一侧，所述第一顶伸装置与所述第三顶伸装置的顶伸方向共线，所述第二顶伸装置与所述第四顶伸装置的顶伸方向共线。
优选的，在任一百分表的读数变化值超过预设值时，通过以下步骤选择驱动顶伸装置：
获取座环的绝对位移值及绝对位移方向；
构建顶伸坐标系，其中，将第一顶伸装置的顶伸方向所在直线定义为x轴，将第二顶伸装置的顶伸方向所在直线定义为y轴；
根据所述绝对位移值及绝对位移方向获取所述座环相对于所述x轴的位移变量值Sx、y 轴的位移变量值Sy；
选择驱动顶伸方向与所述绝对位移方向相反的顶伸装置以施加作用力于所述固定导叶，所述座环在所述作用力的作用下相对于x轴位移-Sx、相对于y轴位移-Sy。
优选的，所述座环的绝对位移值通过以下步骤获得：
获取与读数变化最大的百分表相邻的两个百分表的读数变化值；
若两个百分表的读数变化值相等，则绝对位移值为读数变化最大的百分表所测得的位移变量；
若两个百分表的读数变化值不相等，根据两个百分表的读数变化值，采用勾股定理获得绝对位移值。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明供的一种混流式水轮机固定导叶的修复方法，通过百分表的布设，能够对修复过程中座环的尺寸、位置实现全程监控，并通过顶伸装置的设置及时在修复过程中对座环的尺寸、位移进行矫正，从而可保证座环在修复前后装配精度的一致性，继而实现在不开挖座环的情况下实现固定导叶的修复工程，施工难度相对较小，能够节省一定的工时，施工成本相对较低。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
本发明提供的一种混流式水轮机固定导叶的修复方法的实施例中，该方法包括以下步骤：
S1.于水轮机的座环上布设若干百分表以监测座环在周向上的位移变量。
其中，百分表数量至少设置为4个以对座环的至少4个方向上的形变或位移施行直接监控，当形变或位移方向不能被直接监测到时，还能通过相邻的两个百分表的读数变化值进行实际的变形方向或位移方向的测算。在本实施例中，将百分表的数量设置为8个，一方面增加了实际监测点，另一方面能够提高实际变形方向或位移方向的测算精度。
需要说明的是，本实施例中的百分表还可采用千分表代替。
可理解的是，水轮机由于体积较大，对于装配精度的要求较高，本实施例选用的百分表的监测方式为机械接触式监测，能够保证监测精度，且实施简单，能够减小施工难度。
可理解的是，水轮机中的座环分为上环板和下环板，在固定导叶的修复过程中，下环板一般是处于相对固定的状态，故本实施例中的百分表设于座环的上环板，在其他实施例中，若下环板存在变形或位移的风险，则下环板也可布设百分表以对其进行监测。
为了能够测得座环上百分表的监测点在单一方向上的绝对位移，在加设百分表时，采用以下步骤：
S11.将百分表连接于滑动模组的滑动端上，百分表运动端的运动方向与滑动端的滑动方向垂直；
S12.将百分表的接触端与座环上对应的监测点连接；
S13.将滑动模组与座环相对固定，其中，滑动端的滑动方向与座环所在圆周在监测点的切线平行。
采用上述步骤，百分表的接触端便能与座环保持随动，百分表测得的变量数值就是座环在该百分表的接触端运动方向上的位移，获取两个百分表的读数变化值时，便能实现对座环位移的分解，从而能够更加准确的确定座环实际的变形方向和变形量、位移方向和位移量。
S2.于待切割的固定导叶两侧设置顶伸装置。
顶伸装置可采用千斤顶、液压缸等，在本实施例中，采用千斤顶对固定导叶进行顶伸，降低顶伸过程的实施要求，简化施工过程。
为了能够通过顶伸固定导叶以对座环形成周向上任意方向的矫正，在本实施例中，固定导叶的每一侧设置至少两个顶伸装置，其中一侧为第一顶伸装置、第二顶伸装置，另一侧为第三顶伸装置、第四顶伸装置；第一顶伸装置和第三顶伸装置的顶伸方向共线，第二顶伸装置和第四顶伸装置的顶伸方向共线。
通过四个顶伸方向的顶伸力的两两合成，能够实现一个平面内任意方向的顶伸。
可理解的是，第一顶伸装置和第二顶伸装置的顶伸方向应形成夹角，该夹角只要不为0 度或180度即可，考虑到顶伸装置与其他固定导叶的干涉以及避免大规格的顶伸装置的使用，第一顶伸装置与第二顶伸装置的夹角设置为锐角。
S3.对固定导叶的上下两端进行切割，若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止切割，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶。
其中，切割固定导叶时，先对固定导叶的上端进行切割，利用切割机械先从固定导叶的一侧进行切割，切割方向与座环的上环板所在平面的夹角呈60度，以使切割后的遗留部分形成坡口，并且切割起点距座环至少20cm，以使切割后的遗留部分便于打磨，也便于后续新的固定导叶的焊接，先从固定导叶的一侧切割固定导叶厚度的1/3～2/3的深度，避免固定导叶自动自切口撕裂而对座环造成破坏，再从另一侧以相等的切割方向对固定导叶进行切割直至固定导叶脱离上环板；由于固定导叶的体型较大，固定导叶上端被切割完成后，应静止一段时间，以使切割后的固定导叶得到应力释放，防止在切割固定导叶的下端时固定导叶应力形变引起下环板的尺寸变化。对于固定导叶下端的切割可参照对上端的切割，此处不再赘述。
其中，当百分表的读数变化值超过预期值时，采用以下步骤进行顶伸装置的选择驱动：
S31.判断读数发生变化的百分表的个数，若数量为1，表明此时座环发生了局部形变，选择与形变方向相反的顶伸装置进行校正即可；若数量不为1，判断读数发生变化的百分表是否在同一侧，若是则表明此时座环发生了局部变形，选择与形变最大的形变方向相反的顶伸装置进行校正即可，若不在同一侧，则执行步骤S32。
S32.获取座环的绝对位移值及绝对位移方向。
通过前述百分表与滑动机构的配合，便可测出座环相对于两个百分表的位移量，根据向量的合成便可获取座环的绝对位移，即座环实际的位移方向和位移量。
亦即：
S321.获取与读数变化最大的百分表相邻的两个百分表的读数变化值；
S322.若两个百分表的读数变化值相等，则绝对位移值为读数变化最大的百分表所测得的位移变量；
若两个百分表的读数变化值不相等，根据两个百分表的读数变化值，采用勾股定理获得绝对位移值。
S33.构建顶伸坐标系，其中，将第一顶伸装置与第三顶伸装置的顶伸方向所在直线定义为x轴，将第二顶伸装置与第四顶伸装置的顶伸方向所在直线定义为y轴。
其中，x轴、y轴构建的不是笛卡尔坐标系，即x轴和y轴的夹角可能为90度，也可能为其他角度。
S34.根据所述绝对位移值及绝对位移方向获取所述座环相对于所述x轴的位移变量值Sx、y轴的位移变量值Sy。
即将座环的绝对位移进行分解，转化为x轴、y轴上的位移合成。
S35.选择驱动顶伸方向与所述绝对位移方向朝向相反的顶伸装置以施加作用力于所述固定导叶，所述座环在所述作用力的作用下相对于x轴位移-Sx、相对于y轴位移-Sy。
S4.打磨切割面并将新的固定导叶焊接于切口处，若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止打磨或焊接，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶。
其中，打磨切割面选用锥形砂轮进行打磨以保证切口的坡面精度。将切口处的坡面打磨平整后便可开展新的固定导叶的焊接工作。具体的，将坡口打磨成平面后，去除渗碳层直至见金属光泽，并进行VT检查；将新的固定导叶吊装至切口，从下端切口处开始焊接，焊接从2/3深度侧的坡口开始，完成后，从相反的1/3深度侧焊接，并对之前的焊缝进行清根；按固定导叶型线要求对补焊焊缝表面进行打磨；按ASME标准，对补焊焊缝部位及附近50mm 范围探伤检查，合格后请求验收。
其中，焊接过程中采用以下标准进行焊接：
(1)焊接区域附近50mm范围内清理去除氧化皮、锈、油污等有害焊接质量的杂质。
(2)碳弧气刨和焊接时，对焊缝及相邻区域进行保护，防止飞溅。
(3)除打底层和盖面层外，每焊完一层对焊缝进行锤击以释放焊接残余应力。
(4)按固定导叶编号对称进行固定导叶的清理和焊接(即若两台焊机工作，每个操作工位相差180°)。
(5)使用烤枪对待焊部位及周围100mm范围进行预热，预热温度≥70℃、层间温度≤ 250℃。
(6)如使用焊条，需按使用说明书上的要求进行烘烤及保温。
(7)焊接材料为Ф1.2的CHW-50C6和Ф3.2的CHE507，焊接参数如下。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
于水轮机的座环上布设若干百分表以监测座环在周向上的变形量或位移变量；
于待切割的固定导叶两侧设置顶伸装置；
对固定导叶的上下两端进行切割，若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止切割，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶；
打磨切割面并将新的固定导叶焊接于切口处，若任一百分表的读数变化值超过预设值，停止打磨或焊接，并选择驱动顶伸装置以施加作用力于固定导叶；
其中，所述顶伸装置包括第一顶伸装置、第二顶伸装置、第三顶伸装置和第四顶伸装置，其中，所述第一顶伸装置与所述第二顶伸装置位于所述固定导叶的一侧，所述第三顶伸装置与所述第四顶伸装置位于所述固定导叶的另一侧，所述第一顶伸装置与所述第三顶伸装置的顶伸方向共线，所述第二顶伸装置与所述第四顶伸装置的顶伸方向共线；
其中，在任一百分表的读数变化值超过预设值时，通过以下步骤选择驱动顶伸装置：
获取座环的绝对位移值及绝对位移方向；
构建顶伸坐标系，其中，将第一顶伸装置的顶伸方向所在直线定义为x轴，将第二顶伸装置的顶伸方向所在直线定义为y轴；
根据所述绝对位移值及绝对位移方向获取所述座环相对于所述x轴的位移变量值Sx、y轴的位移变量值Sy；
选择驱动顶伸方向与所述绝对位移方向相反的顶伸装置以施加作用力于所述固定导叶，所述座环在所述作用力的作用下相对于x轴位移-Sx、相对于y轴位移-Sy；
其中，所述座环的绝对位移值通过以下步骤获得：
获取与读数变化最大的百分表相邻的两个百分表的读数变化值；
若两个百分表的读数变化值相等，则绝对位移值为读数变化最大的百分表所测得的位移变量；
若两个百分表的读数变化值不相等，根据两个百分表的读数变化值，采用勾股定理获得绝对位移值。
2.根据权利要求1所述的混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，所述百分表的数量设置为8个且呈圆周均布。
3.根据权利要求1所述的混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，所述顶伸装置为千斤顶。
4.根据权利要求1所述的混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，在对固定导叶的上下两端进行切割时，首先从固定导叶的一侧切割固定导叶厚度1/3~2/3的深度，再从固定导叶的另一侧切割固定导叶直至固定导叶脱离座环。
5.根据权利要求1所述的混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，在对固定导叶的上下两端进行切割时，先对固定导叶的上端进行切割，切割完成后，静置一段时间，再对固定导叶的下端进行切割。
6.根据权利要求1所述的混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，在对固定导叶的上下两端进行切割时，切割起点距座环至少20cm。
7.根据权利要求1所述的混流式水轮机固定导叶的修复方法，其特征在于，在对固定导叶进行切割时，采用60度的切割方向切割固定导叶。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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