• Title/Summary/Keyword: 캐비테이션 손상

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Evaluation of Acceleration Effect of Ancillary Services on Cavitation and Fatigue of a Water Turbine in Pumped-Storage Plants (부수적 서비스 제공에 따른 양수발전소 수차의 캐비테이션 및 피로에 대한 가속효과 평가)

  • Kim, Jong Sung;Kim, Se Na
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.41 no.3
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    • pp.225-232
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    • 2017

  • Several maintenance issues related to cavitation erosion and fatigue cracks in the water turbine subcomponents of pumped-storage plants, such as a runner and a draft tube, have been reported in the past. Generally, the pumped-storage plants provide ancillary services, such as black-start and system stabilization. The ancillary services are responsible for cyclic low opening operation of the guide vanes. It has been empirically established that this low opening operation further damages the water turbine subcomponents. In this study, the acceleration effect of the low opening operation on the cavitation erosion and fatigue of the water turbine is quantitatively assessed through finite element flow analysis, finite element stress analysis, and fatigue analysis. As a result of the assessment, it is identified that the cavitation potential increases and the turbine efficiency decreases with a decrease in the opening of the guide vane. Also, the low opening operation has an insignificant effect on the fatigue even though it increases the maximum stress values at the runner blade roots.

  • https://doi.org/10.3795/KSME-A.2017.41.3.225 인용 PDF KSCI

Investigation on Various Surface Treatment Technology for Durability Improvement Under Dynamic Condition (동적 환경하에서 내구성 향상을 위한 다양한 표면처리 기술 연구)

  • Kim, Seong-Jong
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2018.06a
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    • pp.3-3
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    • 2018

  • 산업 발전과 더불어 각종 장비들은 기존에 비해 현저히 가혹한 조건에서 운전되고 있다. 그러한 이유로 고유속, 고회전 등에 기인한 침식 및 캐비테이션 손상이 정적 환경과 비교할 수 없을 정도로 내구성이 저하되어 큰 손상 사고로 이어지는 사례가 다발하고 있다. 아울러 해양환경은 가혹한 부식 조건이므로 동적 손상과 복합적으로 작용하여 그 장비수명은 현저히 단축되고 있는 실정이다. 이를 극복하기 위한 다양한 표면처리 기술이 필요하다고 할 수 있다.

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Cavitation Erosion Behavior in Seawater of Gray Cast Iron Treated by High Hardness Electroless Nickel Plating (고경도 무전해 니켈도금된 회주철의 해수 내 캐비테이션 침식 손상 거동)

  • Park, Il-Cho;Kim, Seong-Jong
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.119.2-119.2
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    • 2017

  • 무전해 니켈도금은 전기 공급 없이 환원재의 화학반응에 의해 도금이 진행되며, 복잡한 형상의 제품에도 균일한 도금 층을 형성시킬 수 있어 널리 적용되는 기술이다. 특히, 전기 니켈도금 층에 비해 무전해 니켈도금 층의 내식성과 내마모성이 우수하여 산업현장에서 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 해양환경에서 빠른 유속 변화에 의해 발생되는 캐비테이션-침식 방지를 위한 무전해 니켈도금의 적용은 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 회주철의 캐비테이션-침식 방지를 위해 최적의 무전해 니켈도금 조건을 규명하고, 그 캐비테이션 저항성을 평가하고자 하였다. 무전해 니켈코팅을 위한 모재는 gray cast iron (FC250)을 $19.5mm{\times}19.5mm{\times}5mm$의 크기로 제작하였다. 회주철의 인장강도는 $330N/mm^2$이며, 그 성분 조성(wt.%)은 3.23 C, 1.64 Si, 0.84 Mn, 0.016 P, 0.013 S 그리고 나머지는 Fe이다. 시험편은 SiC 페이퍼 grit #1200까지 연마하였으며, 시험편의 표면 거칠기(centre line average, Ra)는 $1.6-2.1{\mu}m$ 범위 내로 제작하였다. 연마된 시험편은 증류수(distilled water) 세척 후 hot air로 건조하였다. 무전해 도금 전 시험편은 탈지를 위해 아세톤 용액(room temperature, RT)에서 3분간 초음파 세척하고, $90^{\circ}C$의 알카리 수용액으로 5분간 세척하였다. 그리고 표면활성화를 위한 산세척(acid pickling)은 5% sulfuric acid 용액에서 30초 동안 실시하였다. 무전해 Ni-P(electroless nickel, EN) 도금 전과 모든 과정마다 증류수로 시험편을 철저하게 세척하였다. EN 도금을 위한 도금욕(the bath)은 기존 문헌 연구를 통해 조성성분, 도금조건 및 변수들(the parameters)의 적절한 범위를 결정하였다. 도금조로 500mL 비커를 사용하였으며, 모든 시험편은 2시간 동안 EN deposition을 실시하였다. 캐비테이션 실험 결과 EN 도금의 표면경도가 증가함에 따라 캐비테이션 저항성도 현저하게 향상되었다.

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