수력 터빈 단조 Manufacturers

수력 터빈 단조품 고압수, 마모성 침전물, 주기적 기계적 응력에 대한 지속적인 노출을 견뎌야 하기 때문에 수력 발전소의 신뢰성에 매우 중요합니다. 고장이 발생하면 치명적인 홍수나 수년간의 가동 중단 시간이 발생할 수 있으므로 응력이 높은 회전 부품은 주조보다는 단조를 사용하여 거의 독점적으로 제조됩니다.

1. 필수 단조 부품

대규모 수력 터빈(Francis, Kaplan 및 Pelton)은 다음과 같은 특정 단조 부품을 사용합니다.

• 메인 샤프트: 터빈 러너를 발전기에 연결하는 거대한 수직 또는 수평 빔입니다. 이는 일반적으로 굽힘 및 비틀림 피로에 저항하기 위해 샤프트 길이를 따라 지속적인 입자 흐름을 보장하기 위해 개방형 단조입니다.

• 펠톤 러너 디스크: 고양정 임펄스 터빈의 경우 중앙 디스크가 단일 부품으로 단조됩니다. 그런 다음 버킷은 견고한 단조 디스크("완전 단조")에서 가공되거나 그 위에 용접됩니다.

• Kaplan 블레이드 허브 및 트러니언: Kaplan 터빈에서 "이중 조절" 시스템을 사용하려면 블레이드가 회전해야 합니다. 이러한 블레이드를 고정하는 허브는 복잡한 원심력을 처리할 수 있도록 제작되었습니다.

• Wicket Gate Vanes: 이 조정 가능한 "셔터"는 물의 흐름을 제어합니다. 단조 베인은 주조 버전보다 캐비테이션 침식에 더 강합니다.

2. 고성능 소재

수력 터빈 단조품은 "깨끗해야"(불순물이 없어야 함) 부식 및 침식에 대한 저항성이 높아야 합니다.

3. 특별제조요건

수력 터빈의 "비표준" 특성은 모든 단조가 맞춤형 프로젝트임을 의미합니다.

• 진공 탈가스(VD/VOD): 제강 단계에서 수소와 산소를 제거하기 위해 진공 처리가 사용됩니다. 이는 두꺼운 샤프트에 내부 균열을 일으킬 수 있는 "수소 플레이크"를 방지합니다.

• Near-Net Shape Forging: 대형 Francis 러너의 경우 블레이드는 종종 값비싼 스테인리스강의 가공을 최소화하기 위해 최종 설계에 가까운 모양으로 단조됩니다.

• 스텝 단조(Step Forging): 샤프트를 다양한 직경(스텝)으로 한 조각으로 단조하여 구조적 약점을 생성하는 별도의 플랜지를 용접할 필요가 없습니다.

4. 중요한 품질 문제

• 캐비테이션 저항: 캐비테이션은 수압이 급격히 떨어지면 발생하여 금속 표면에 "내파"되는 증기 기포를 형성합니다. 단조의 조밀한 미세 구조는 주조품의 다공성 구조보다 이러한 "공식"에 대한 더 나은 저항성을 제공합니다.

• 잔류 응력: 내부 응력이 적절하게 완화되지 않으면 대형 단조품이 가공 후 "이동"하거나 휘어질 수 있습니다. 깊은 스트레스 완화 열 사이클은 필수입니다.

• 비파괴 검사(NDT): 직경이 1미터를 초과할 수 있는 샤프트 중앙에 내부 "내포물"이 존재하지 않는지 확인하려면 100% 초음파 검사(UT)가 필요합니다.

FAQ: 수력 터빈 단조

Q1: 스테인레스강 13Cr4Ni가 수력 단조품에 널리 사용되는 이유는 무엇입니까?

• A: 독특한 균형을 제공합니다. 물속의 미사(침식)에 의한 "사포" 효과에 저항할 만큼 단단하지만 때때로 터빈을 통과하는 잔해(통나무, 암석)를 처리할 수 있을 만큼 충분한 "충격 인성"을 갖추고 있습니다.

Q2: 단조 러너에 캐비테이션이 발생하면 수리할 수 있나요?

• 답: 그렇습니다. 일부 특수 합금과 달리 마르텐사이트 스테인리스강 단조품은 특수 용접봉(예: AWS E309L)을 사용하여 "수리 가능성"이 높습니다. 러너를 교체하면 수백만 달러의 비용이 들고 1년 이상이 걸릴 수 있으므로 이는 매우 중요합니다.

Q3: 이 단조품은 얼마나 커질 수 있나요?

• A: 삼협댐과 같은 대규모 프로젝트의 경우 단일 단조로 터빈 샤프트의 무게가 100톤을 초과할 수 있으므로 세계 최대 규모의 유압 프레스(최대 15,000~20,000톤의 힘)가 필요합니다.

Q4: "하이브리드" 러너를 선호하는 경향이 있나요?

• 답: 그렇습니다. 많은 현대 제조업체는 단조 용접 접근 방식을 사용합니다. 복잡한 모양의 블레이드는 최대 강도를 위해 별도로 단조된 다음 중앙 단조 허브에 용접됩니다. 이는 단조의 강도와 조립의 설계 유연성을 결합한 것입니다.