Зношування швидкохідних турбін річкових гідроелектростанцій

Abstract

Дослідження довговічності роторів гідравлічних турбін річкових гідроелектростанцій Подільського регіону виявило вплив комплексу факторів. Аналіз геометрії та стану робочих поверхонь виявив значне пошкодження наявними у воді абразивними частками та кавітацією. Показано, що профіль робочих коліс змінюється під час експлуатації нерівномірно. Відзначається, що передня поверхня зношена переважно за абразивним механізмом, який відзначається наявністю різної глибини подряпин та заглиблень, які повторюють траєкторію струменів води з твердими включеннями. Зворотний бік лопатей має вигляд ландшафту з великою кількістю кратерів та заглиблень. При цьому шорсткість поверхні від Ra0,63 на новому робочому колесі погіршується до Rz320 на зношеному. Найбільший знос спостерігається біля робочих крайок коліс, де трапляються також місця з пошкодженням гідроерозією. Аналіз вказує на різні механізми руйнування поверхонь та вимоги до фізикомеханічних характеристик матеріалів різних робочих поверхонь. Запропоновано модель пошкоджуваності поверхонь робочих коліс гідроагрегатів, що працюють у воді з абразивними частками.

The study of the durability of the rotors of hydraulic turbines of river hydroelectric power stations in the Podilsk region revealed the influence of a complex of factors. Analysis of the geometry and state of the working surfaces revealed significant damage by abrasive particles and cavitation present in the water. It is shown that the profile of the working wheels changes unevenly during operation. It is noted that the front surface is worn mainly by an abrasive mechanism, which is characterized by the presence of scratches and depressions of different depths, which repeat the trajectory of water jets with solid inclusions. The reverse side of the blades has the appearance of a landscape with a large number of craters and depressions. At the same time, the surface roughness from Ra0.63 on a new impeller deteriorates to Rz320 on a worn one. The greatest wear is observed near the working edges of the wheels, where there are also places with hydroerosion damage. The analysis points to different mechanisms of destruction of surfaces and requirements for physical and mechanical characteristics of materials of different working surfaces. A model of damage to the surfaces of the working wheels of hydraulic units operating in water with abrasive particles is proposed.