การตีขึ้นรูปกังหันน้ำคืออะไร?

การตีขึ้นรูปกังหันน้ำ เป็น ส่วนประกอบโครงสร้างและการหมุนของกังหันไฟฟ้าพลังน้ำที่ผลิตผ่านกระบวนการตีขึ้นรูป — โดยที่โลหะถูกขึ้นรูปภายใต้แรงอัดสูง แทนที่จะหล่อจากโลหะหลอมเหลวหรือกลึงจากสต็อกแท่ง กระบวนการตีขึ้นรูปจะสร้างโครงสร้างเกรนที่ละเอียดและปรับทิศทางในโลหะ ซึ่งช่วยให้ส่วนประกอบที่เสร็จแล้วมีความแข็งแรงสูง ทนทานต่อความเมื่อยล้า และความเหนียวสูงกว่าการหล่อที่เทียบเท่ากันอย่างมาก คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อส่วนประกอบกังหันที่ทำงานภายใต้ภาระกระแทกไฮดรอลิกอย่างต่อเนื่อง แรงดันน้ำสูง และการให้บริการอย่างต่อเนื่องนานหลายทศวรรษในสภาพแวดล้อมไฮดรอลิกที่มีความต้องการสูง

ส่วนประกอบสำคัญที่ผลิตเป็นการตีขึ้นรูปกังหันน้ำ

ส่วนประกอบที่สำคัญหลายอย่างในกังหันน้ำต้องการคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่าซึ่งมีเพียงการตีขึ้นรูปเท่านั้นที่จะให้ได้:

รันเนอร์เบลดส์

รันเนอร์คือหัวใจที่หมุนได้ของกังหัน ซึ่งจะแปลงพลังงานจลน์และแรงดันของน้ำที่ไหลเป็นการหมุนเชิงกลโดยตรง ใบพัดรันเนอร์ในกังหัน Francis, Kaplan และ Pelton จะต้องทนทานได้ โหลดไฮดรอลิกแบบวนต่อเนื่องที่ความดันเกิน 10 MPa รวมกับความเสียหายที่เกิดจากการกัดกร่อนของคาวิเทชั่นที่พื้นผิวซึ่งความเร็วการไหลของน้ำทำให้เกิดแรงดันเฉพาะที่ลดลงต่ำกว่าแรงดันไอ ใบมีดสเตนเลสสตีลหลอมให้ความแข็งแรงเมื่อยล้าและความต้านทานการกัดกร่อนที่จำเป็นเพื่อให้ตรงตามอายุการใช้งานที่วัดได้ในทศวรรษ

เพลากังหัน

เพลาหลักจะส่งแรงบิดในการหมุนเต็มของรันเนอร์ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สำหรับกังหันน้ำขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาอาจเกิน 1 เมตรและยาวหลายเมตร ซึ่งถือเป็นการตีขึ้นรูปที่มีความแม่นยำมากที่สุดแห่งหนึ่งในการผลิตทางอุตสาหกรรม เพลาจะต้องรักษาความแม่นยำของมิติและความล้าที่สมบูรณ์ผ่านรอบการสตาร์ท-สต็อปและการทำงานเต็มโหลดอย่างต่อเนื่องนับล้านครั้ง มักจะอยู่ในหน่วยที่ออกแบบมาสำหรับอายุการใช้งาน 40-60 ปี

คู่มือใบพัดและประตูประตู

ใบพัดนำจะควบคุมการไหลของน้ำที่ไหลเข้าสู่รางน้ำ ควบคุมความเร็วกังหันและกำลังไฟฟ้าที่ส่งออก ส่วนประกอบเหล่านี้ต้องเผชิญกับวงจรการเปิดและปิดบ่อยครั้งภายใต้แรงดันไฮดรอลิกสูง - การโหลดทางกลและไฮดรอลิกที่รวมกันทำให้เหล็กสแตนเลสปลอมแปลงหรือเหล็กสแตนเลสดูเพล็กซ์เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ในระยะยาว

ตัวเรือนแบริ่งและฮับ

ตัวเรือนแบริ่งเหล็กหลอมและดุมรันเนอร์ให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่จำเป็นต่อการรองรับโหลดที่ส่งผ่านระบบตลับลูกปืน ในขณะที่โครงสร้างจุลภาคหลอมทำให้มั่นใจในคุณสมบัติทางกลที่สม่ำเสมอตลอดส่วนประกอบที่มีส่วนหนาเหล่านี้

เหตุใดการตีขึ้นรูปจึงเหนือกว่าการหล่อสำหรับการใช้งานกังหัน

ทางเลือกระหว่างการตีและการหล่อสำหรับส่วนประกอบกังหันนั้นไม่ได้เป็นไปตามอำเภอใจ — สภาพแวดล้อมการทำงานของกังหันน้ำต้องการคุณสมบัติที่การหล่อในเชิงโครงสร้างไม่สามารถทำได้:

วัสดุที่ใช้ในการตีขึ้นรูปกังหันน้ำ

การเลือกใช้วัสดุสำหรับ การตีขึ้นรูปกังหันน้ำ ต้องคำนึงถึงความต้องการรวมของความแข็งแรงเชิงกลสูง ความต้านทานการกัดกร่อนและการกัดเซาะในน้ำ และความสามารถในการเชื่อมสำหรับงานซ่อมแซม:

• เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก (เช่น CA6NM, 13Cr4Ni): วัสดุที่โดดเด่นสำหรับรันเนอร์เบลดและใบพัดนำทาง — ให้ความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการกัดเซาะของโพรงอากาศและการกัดกร่อนในน้ำ ขณะเดียวกันก็รักษาความแข็งแรงของผลผลิตสูงที่จำเป็นสำหรับส่วนประกอบที่รับน้ำหนัก
• เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ: ใช้สำหรับเพลา ดุม และส่วนประกอบโครงสร้างที่การกัดกร่อนถูกควบคุมโดยการเคลือบป้องกัน — ให้ความเหนียวและความล้าที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเพลาที่มีแรงบิดสูง
• สแตนเลสดูเพล็กซ์: มีการระบุไว้มากขึ้นสำหรับส่วนประกอบที่ต้องการทั้งความแข็งแรงสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมทางเคมีของน้ำที่ท้าทาย

กระบวนการผลิตและการตรวจสอบคุณภาพ

การผลิตกังหันน้ำตีขึ้นรูปมีลำดับขั้นตอนกระบวนการและจุดตรวจสอบที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด:

1. การเลือกและการหลอมลิ่ม: คัดสรรแท่งเหล็กคุณภาพสูง และสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญ จะมีการหลอมอาร์คสุญญากาศ (VAR) หรือการหลอมด้วยไฟฟ้าสแล็ก (ESR) เพื่อลดการรวมตัวของอโลหะให้เหลือน้อยที่สุด
2. การตีขึ้นรูปร้อน: เหล็กแท่งร้อนถูกขึ้นรูปภายใต้การอัดไฮดรอลิกหรือค้อนทุบตามรูปแบบที่ต้องการ พร้อมการลดการควบคุมที่ปรับแต่งโครงสร้างเกรนตลอดทั้งส่วน
3. การรักษาความร้อน: รอบการชุบและแบ่งเบาบรรเทาจะปรับสมดุลของความแข็งแรงและความเหนียวในวัสดุสำเร็จรูปให้เหมาะสม
4. การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT): การทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) ยืนยันว่าไม่มีข้อบกพร่องภายใน การตรวจสอบอนุภาคแม่เหล็ก (MPI) จะตรวจสอบความสมบูรณ์ของพื้นผิวและความสมบูรณ์ของพื้นผิว การตรวจสอบการแทรกซึมของสีย้อม (DPI) ช่วยยืนยันคุณภาพพื้นผิว
5. การทดสอบคุณสมบัติทางกล: ตัวอย่างจากการตีขึ้นรูปแต่ละครั้งจะถูกทดสอบแรงดึง ทดสอบแรงกระแทก และทดสอบความแข็งเพื่อตรวจสอบความสอดคล้องกับข้อกำหนดของวัสดุ
6. การตรวจสอบมิติ: CMM หรือการวัดแบบแมนนวลช่วยยืนยันว่าขนาดที่สำคัญทั้งหมดอยู่ภายในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของการวาดก่อนที่ส่วนประกอบจะถูกปล่อยสำหรับการตัดเฉือน