裂紋發(fā)展趨勢預估及轉(zhuǎn)輪安全評估基礎研究.pdf

1、疲勞裂紋是構件斷裂事故的主要根源之一，混流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片經(jīng)常出現(xiàn)大量貫穿性疲勞裂紋，嚴重危及電站的安全運行?；炝魇剿啓C轉(zhuǎn)輪葉片出現(xiàn)裂紋或斷裂的事故仍屢見不鮮，多在停機檢修時，用超聲、磁粉探傷等方法檢測轉(zhuǎn)輪裂紋，而對裂紋在線監(jiān)測，動態(tài)的預測裂紋擴展趨勢仍是一項技術難題。目前所遵循的水輪機轉(zhuǎn)輪定期檢查的規(guī)定已越顯弊端，對轉(zhuǎn)輪葉片的裂紋狀態(tài)進行監(jiān)測已經(jīng)越來越迫切。本文以國家自然科學基金項目(50465002)——“混流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片裂紋

2、監(jiān)測的理論和方法研究”為背景，研究疲勞裂紋擴展趨勢預測；利用聲發(fā)射技術對疲勞裂紋進行動態(tài)監(jiān)測，根據(jù)裂紋的聲發(fā)射信號對裂紋的狀態(tài)進行分析；對轉(zhuǎn)輪安全評估方法研究，為實現(xiàn)水輪機轉(zhuǎn)輪狀態(tài)監(jiān)測奠定理論基礎。 本文首先介紹了疲勞裂紋擴展機理、疲勞裂紋擴展預測方法，利用灰色模型和神經(jīng)網(wǎng)絡對疲勞裂紋擴展進行預估。 針對水輪機轉(zhuǎn)輪葉片產(chǎn)生的疲勞裂紋，通過三點彎曲疲勞試驗，采用聲發(fā)射技術對金屬疲勞裂紋的產(chǎn)生、發(fā)展、斷裂過程進行監(jiān)測，與傳統(tǒng)

3、的裂紋檢測技術相比，聲發(fā)射不僅能夠?qū)崟r的捕捉到疲勞裂紋的產(chǎn)生，而且能夠得到與理論上疲勞裂紋擴展速率曲線相似的變化規(guī)律，建立了裂紋聲發(fā)射信號特征參量與應力強度因子之間的數(shù)學關系式，并利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡對裂紋的擴展階段聲發(fā)射源進行了模式識別，判斷裂紋的危害程度。 介紹水輪機轉(zhuǎn)輪結構、裂紋產(chǎn)生的位置，分析裂紋產(chǎn)生的原因和提出預防裂紋產(chǎn)生的措施。根據(jù)混流式水輪機轉(zhuǎn)輪裂紋的實際情況，研究基于聲發(fā)射和振動技術對轉(zhuǎn)輪葉片裂紋在線監(jiān)測的理論方法，