TY - JOUR ID - TI - Analysis of Fatigue Failure of Francis Turbine Runner at Derbendikhan Hydropower Station تحليل الفشل بسبب الكلل في مروحة التوربينات من نوع فرانسيس في محطة دربندخان الكهرومائية AU - Raza Abdulla Saeed رضا عبدالله سعيد PY - 2017 VL - 4 IS - 4 SP - 7 EP - 13 JO - Sulaimania Journal for Engineering Sciences مجلة السليمانية للعلوم الهندسية SN - 24101699 24156655 AB - Fatigue failures in Francis turbine runner are frequently occurred in hydropower plants, causing unexpected plant downtime and considerable financial loss. Decades of operational experience have shown that turbine runners develop fatigue cracks in areas, where stress concentrations and material defects coincide. In Francis turbine runners, cracks tend to propagate from the transition of the welded T-joint between the blade and the band or crown. This type of turbine runner, which operate under a wide range of heads and outputs, are subjected to considerable dynamic forces which can lead to fatigue cracking. The magnitude of these forces is a function of the hydraulic pressure, the water velocity and the geometry of the stationary parts guiding the water into the runner.This paper presents the water pressure and bending stresses for different operational conditions in a Francis runner of a Derbendikhan hydropower station. At the first step, the dynamic fluid calculation is used to determine the fluctuating water pressure on the blade of the runner. At the second step, for a period of operational nominal bending stress due to the fluctuating water pressure are determined. The result indicates that the hydropower plant was operated with the high fluctuating water pressure which is responsible for inducing bending stress response. The high bending stress on the blade is a probable reason for fatigue failure. Furthermore, the paper discusses the fatigue analysis of the runner. Typical results are presented and discussed.

يحدث الفشل بسبب الكلل في مروحة التوربينات من نوع فرانسيس كثيرا في محطات توليد الطاقة الكهرومائية، مما يتسبب في عطل غير متوقع للمحطات وخسارة مالية كبيرة. وقد أظهرت الخبرة التشغيلية الطويلة بأن مروحة التوربينات تحدث فيها شقوق الكلل في المناطق التي يتركز فيها الجهد والعيوب المادية المتزامنة. تتكون الشقوق في مروحة التوربينات فرانسيس من مناطق ملحومة بين ريش التوربين والحزام أو التاج. يعمل هذا النوع من المراوح تحت مجالات واسعة من ارتقاع الماء وانتاج الطاقة ولذلك يتم تعرضها لقوى ديناميكية كبيرة التي يمكن أن تؤدي إلى كسر المروحة . تتغير قيمة هذه القوه الديناميكية مع تغير قيمة الضغط الهيدروليكي وسرعة المياه والشكل الهندسي للأجزاء الثابتة التي توجه المياه إلى المروحة . يعرض هذا البحث ضغوط المياه وجهود الانحناء لظروف تشغيل مختلفة لمروحة فرانسيس في محطة دربندخان الكهرومائية. في المرحلة الأولى من هذا البحث تم استخدام حسابات ديناميكية السوائل لتحديد ضغط المياه المتذبذب على ريش المروحة. اما في المرحلة الثانية تم تحديد جهد الانحناء بسبب ضغط المياه المتذبذب في فترة التشغيل. والنتائج تشير إلى أنه تم تشغيل المحطة الكهرومائية مع ضغط المياه المتذبذب بصورة عالية وهو المسؤول عن خلق جهد الانحناء العالي. جهد الانحناء العالي على ريش مروحة التوربين هو السبب المحتمل للفشل بسبب الكلل. واضافة الى ذلك يناقش البحث تحليل الكلل في مروحة التوربين. كذلك تم عرض النتائج ومنثم مناقشتها. ER -