【正文】 ..............................................35 叉頭銷軸套 .............................................36 控制 環(huán) ...............................................37 ........................................................38參考文獻 ......................................................402022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11．前 言 概述隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國能源消耗不斷增大,環(huán)境污染不斷加劇,轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)、促進電力系統(tǒng)節(jié)能減排已成為全社會共同關(guān)注的焦點。經(jīng)濟發(fā)展對電力的需求逐步加大，為滿足電力供需關(guān)系，各種新能源和核電開始投網(wǎng)運行，這致使電力系統(tǒng)日負荷峰谷差越來越大。抽水蓄能電站作為目前解決盈余電能儲存問題的最有效方式，其調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、旋轉(zhuǎn)備用的作用日益突出，對于提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和供電質(zhì)量意義重大。目前，世界抽水蓄能技術(shù)正在不斷超高水頭、大容量方向發(fā)展，我國蓄能電站技術(shù)雖起步較晚，但至今也取得了較快的進步，在諸多核心技術(shù)上實現(xiàn)了重大突破，正在逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化進程。水泵水輪機作為蓄能電站的核心設(shè)備，其機構(gòu)設(shè)計的合理性直接影響到運行效率、運行穩(wěn)定性等諸多方面，因此合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是保障電站經(jīng)濟運行的首要前提。福建仙游蓄能電站作為我國大型抽水蓄能電站的代表之一，對國內(nèi)整個抽水蓄能技術(shù)的發(fā)展起到了極大的借鑒和推動作用。本次畢業(yè)設(shè)計通過查閱各種參考文獻和水輪機設(shè)計手冊，在掌握常規(guī)水輪機機組結(jié)構(gòu)的前提下，學習水泵水輪機的結(jié)構(gòu)特點。并以福建仙游抽水蓄能電站為對象，參考相同水頭段其他蓄能電站機組結(jié)構(gòu)特點，完成對該電站水泵水輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。既可以將平時的專業(yè)理論知識進行系統(tǒng)的實踐練習，又能通過各種中外文文獻的學習，了解專業(yè)領(lǐng)域最新的研究方向。更重要的是在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，能發(fā)現(xiàn)自己平時學習和認識上的疏漏點，及時的進行完善和彌補。通過本次畢業(yè)設(shè)計，進一步提高自己的動手和創(chuàng)新能力，深入了解常規(guī)水輪機及水泵水輪機的結(jié)構(gòu)，拓寬視野，為自己即將到來的研究生學習奠定良好的基礎(chǔ)。CAD 制圖技術(shù)是本次畢業(yè)設(shè)計中使用到的重要工具，既確保了繪圖計算的準確性，也使得整個設(shè)計及修改過程更加快捷方便，讓我們對軟件使用的熟練程度和使用技巧也得到很大的提高。：福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計2 設(shè)計內(nèi)容（一）根據(jù)給定的福建仙游蓄能電站基本資料進行水輪機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，確定水輪機的主要特征尺寸，對水輪機主要部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計； ； 。 （二）導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計 ； ； 原始資料 本次畢業(yè)設(shè)計的基本參數(shù)如下：單機容量：300MW擬用水輪機型號：HLXLJ410額定轉(zhuǎn)速：水輪機設(shè)計流量： m 3/s水泵流量：最大 m3/s 最小 m3/s吸出高度：65m安裝高程：205m2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 繪制軸面流道圖可逆式水泵水輪機的轉(zhuǎn)輪要適應(yīng)兩種工況的要求，故其流道的特征形狀與離心泵更為相似。高水頭水泵水輪機的軸面流道十分扁平，進口直徑D1 與出口直徑 D2 的比率一般為 2：1 或更大，相對導(dǎo)葉高度 b0 不超過 10%。本設(shè)計查閱福建仙游抽水蓄能電站相關(guān)資料，擬用轉(zhuǎn)輪型號 HLXLJ410，其流道尺寸符號及數(shù)值分別如圖 2表 21 所示。 圖 21 流道圖表 21 流道尺寸參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）D0 4743 R1 3636D1 4158 R2 995D2 1810 R3 60Dk 1175 h1 1664bo h2 1075 轉(zhuǎn)輪部分 轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)：福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計4轉(zhuǎn)輪是水輪機中直接將水能轉(zhuǎn)換為機械能的部件，由于不受運輸條件的限制(?3886mm)，所以轉(zhuǎn)輪采用整體鑄造，轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)、7 個葉片和泄水錐等組成，材料為 Z5CN1704M。圖 22 為轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)，尺寸如表 22所示: 表 221 轉(zhuǎn)輪尺寸 轉(zhuǎn)輪連接 混流式轉(zhuǎn)輪與主軸常用的連接方式有兩種：連軸螺釘連接和鍵傳遞扭矩連接。后者在小型機組中應(yīng)用較廣，但由于本設(shè)計為大型機組，故采用法蘭螺釘連接的方式，轉(zhuǎn)輪重量由發(fā)電機推力軸承承擔，轉(zhuǎn)輪法蘭尺寸符號及數(shù)值如圖 2表 222 所示。參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）Da 3618 H 1792Db 1060 L1 240Dc 1866 ? 100bo 圖 221 轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5表 222 轉(zhuǎn)輪法蘭尺寸 轉(zhuǎn)輪止漏裝置止漏裝置的作用是減少機組的容積損失，常用的形式有縫隙式、迷宮式和梳齒式三種，材料選用碳素鋼、不銹鋼或其他抗磨鋼板。本設(shè)計中由于水頭大于 200m，故采用梳齒式止漏環(huán)，機械裝配點焊與轉(zhuǎn)輪固定，根據(jù)《水輪機設(shè)計手冊》表 1011，由轉(zhuǎn)輪直徑查選梳齒密封間隙為 . 泄水錐泄水錐形式參照典型結(jié)構(gòu)，與上冠的連接方式采用 16 個布置在連軸螺釘內(nèi)側(cè)的 M60 螺釘把合，為避免運行中脫落，另與上冠點焊加強，材料為 Z5CN1704M。 轉(zhuǎn)輪減壓裝置福建仙游抽水蓄能電站屬于 500 米水頭段的高水頭電站，因此在上冠處設(shè)置減壓裝置，對于減小機組軸向水推力非常關(guān)鍵。常見的轉(zhuǎn)輪減壓結(jié)構(gòu)有兩種：一是減壓板和泄水孔方式，另有頂蓋排水管和泄水孔方式。本參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）Dm 1030 h’ 96Dn 1350 Φ1 63 D’ 850 Φ2 M100h 130圖 23 轉(zhuǎn)輪連接法蘭：福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計6次選用第一種減壓裝置，減壓板與頂蓋的間隙值為 30mm 以保證抬機需要。泄水孔開向為順水流傾斜 25176。，為了減小過流面的空蝕和磨損，設(shè)計自泄水孔流出的水經(jīng)泄水錐內(nèi)腔排入尾水管。2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 主軸直徑計算主軸的外徑尺寸可以根據(jù)機組的扭力矩初選，扭力矩按以下公式計算： 厘 米 ）（ 公 斤 ??nNM9740式中 ： N——代表主軸傳遞的功率（千瓦）n——代表主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）由原始資料：N=300MW=30 萬 KW n=所以， )( 米公 斤 ????M根據(jù)《水輪機設(shè)計手冊》上 319 頁圖 1212 扭力矩與主軸外徑的關(guān)系曲線查得 D=1100（mm ） ，根據(jù)薄壁軸的標準外徑系列，取標準植D=1100（mm）當主軸直徑600mm 時，選用薄壁軸，主軸內(nèi)孔直徑按《水輪機設(shè)計手冊》320 頁上的公式 12—2 計算： 4max96102?nNDd??式中 ：D——主軸外徑（厘米）N——主軸傳遞的功率（千瓦）n——主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）τmax——最大許用應(yīng)力（公斤/厘米 2）初選主軸的材料為 ASTM A668 CLE，其中 τmax=700（公斤/厘米）所以根據(jù)主軸內(nèi)孔直徑公式計算得：= mm)( 3厘 米????Dd但為了保證主軸有足夠的剛強度，可將主軸內(nèi)徑按標準直徑系列取為：福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計8600mm 。 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計水輪機主軸是水輪發(fā)電機組中關(guān)鍵部件，特別是大型的抽水蓄能機組，其雙向運行性更是對主軸材料的性能提出了更高的要求，既要保證高的強度和韌性，同時還要考慮焊接對材料碳當量的要求，以前國內(nèi)水輪機主軸常選用的 20SiMn 或 18MnMoNb 等材料，其性能已經(jīng)逐漸不能滿足工作要求。在本次畢業(yè)設(shè)計中，主軸材料選用力學性能更加優(yōu)良的 A668CIE 鍛鋼整體中空結(jié)構(gòu)，主要由上、下法蘭及軸身三部分組成，上端與發(fā)電機端的中間軸用螺栓聯(lián)接，下端與轉(zhuǎn)輪上冠法蘭用螺釘聯(lián)接。其作用是承受水輪機轉(zhuǎn)動部分的重量及軸向水推力所產(chǎn)生的拉力，同時傳遞轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的扭矩。主軸直徑 1100mm，故采用薄壁軸標準，查《水輪機設(shè)計手冊》第 312 頁的表 123 得軸的尺寸如圖 3表 31，主軸長度根據(jù)電站安裝要求決定。 表 312 主軸尺寸參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）D 1100 d2 173 Da 1030DФ 1660 h 225 da 60Db 1425 h1 260 D0 600Dp 1120 L 50 D2 1560D2 1650 l1 75 f 2D3 1200 l2 12 Z 20d 1000 S 275 C 16d′ 1000 S1 340 C1 20db 115 a 30 C2 4d1 118 m 22022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 312 主軸結(jié)構(gòu)：福建仙游蓄能電站水泵水輪