【正文】 可靠、安全的運(yùn)行。本次畢業(yè)設(shè)計通過查閱設(shè)計手冊以及參照已有設(shè)計電站等方法，對葛洲壩水電站 ZZ560 的水輪機(jī)作出了完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計。旨在將大學(xué)期間對基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)應(yīng)用到設(shè)計實(shí)踐中去，加深了我對水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，彌補(bǔ)了在理論學(xué)習(xí)中的不足。通過本次畢2業(yè)設(shè)計，除了促進(jìn)我將大學(xué)所學(xué)各專業(yè)知識相互貫通，鍛煉了我的動手能力，創(chuàng)新能力外，還使得我對水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計這個行業(yè)上的一些新的科技進(jìn)展及基本設(shè)計過程有了一定的了解，另外，通過本次設(shè)計，我也認(rèn)識到自己本身存在的一些不足之處，希望自己在以后的工作學(xué)習(xí)過程中能積極查漏補(bǔ)缺。本次畢業(yè)設(shè)計所有出圖皆為 CAD 繪圖所得，這不僅縮短了設(shè)計時間，也讓我更加熟練的掌握了 CAD 繪圖技術(shù)。 設(shè)計內(nèi)容（一）根據(jù)給定的葛洲壩水電站基本資料進(jìn)行水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定水輪機(jī)的主要特征尺寸，對水輪機(jī)主要部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；；。（二）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計；；（三）對主要零件進(jìn)行設(shè)計 原始資料本次畢業(yè)設(shè)計基本參數(shù)如下：單機(jī)容量：170MW水輪機(jī)型號：ZZ560LH1130設(shè)計水頭：設(shè)計流量：1130m3/s額定轉(zhuǎn)速：吸出高度：7m42 水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 繪制軸面流道圖查閱《水輪機(jī)設(shè)計手冊》得，型號為 ZZ560 的水輪機(jī)模型流道尺寸和轉(zhuǎn)輪室尺寸分別如圖 21，圖 22 所示，根據(jù)比例換算所得真機(jī)的流道尺寸和轉(zhuǎn)輪室尺寸如表 21，表 22 所示： D0 Z0d1b0 R1 d2D1 Z1d3倒 B 倒 D1/2R2d5h54r h3h1 d4圖 21 ZZ560 流道尺寸表21 流道尺寸參數(shù)符號 真機(jī)數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 真機(jī)數(shù)值（mm）D1 11300 R2 7345Z1 6 d2 4520D0 13108 d3 3955Z0 32 d4 3955b0 4520 d5 dB 4520 h1 2356R1 2825 h3 4520 座環(huán)設(shè)計座環(huán)是反擊式水輪機(jī)的基礎(chǔ)部件之一，除了承受水壓力作用外，還承受整個機(jī)組和機(jī)組段混凝土重量，因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度。其基本結(jié)構(gòu)是由上環(huán)、下環(huán)和固定導(dǎo)葉組成。鑒于葛洲壩水電站水頭較低，故而選擇與混凝土蝸殼連接的座環(huán)，考慮到電站的基本資料，現(xiàn)對制造質(zhì)量提出如下要求：1)此座環(huán)所選材料為 ZG30，采用焊接形式；2)考慮到其強(qiáng)度要求，鋼板厚度選取為 75mm；2)所有過流表面打磨光滑至表面光潔度為 ，其余表面為 ；3)固定導(dǎo)葉進(jìn)口端節(jié)距誤差不超過 ；4)頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 毫米/米；5)分瓣結(jié)構(gòu)的合縫面光潔度為 ，合縫面間隙一般不超過 毫米，局部允許有 ～ 毫米凹陷部分（深度小于接合縫的 1/3，長度6不超過接合縫總長的 1/5） ，但不允許有突起。根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑（11300mm）從《水輪機(jī)設(shè)計手冊》104 頁表 614 選出座環(huán)基本尺寸，再根據(jù)電站實(shí)際情況稍作改動，設(shè)計如下圖 23，表 23所示： 水輪機(jī)座環(huán)尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）Db 15936 H1=b0+(1020) 4525Da 19390 R 700k 100其中參數(shù)符號對應(yīng) 圖 23 水輪機(jī)座環(huán)（α，γ 根據(jù)蝸殼而定）圖 23 水輪機(jī)座環(huán) 蝸殼蝸殼的作用是把水流均勻分布到轉(zhuǎn)輪周圍。當(dāng)水頭在 40 米以下時，水輪機(jī)的蝸殼常用鋼筋混凝土在現(xiàn)場澆注而成；水頭高于 40 米時，則常采用拼焊或整鑄的金屬蝸殼。由于葛洲壩水電站的設(shè)計水頭為 米，最低水頭 米，最高水頭 27m，故蝸殼的形式為混凝土梯形斷面的蝸殼，包角為 180176。，為防止水流沖刷及滲漏現(xiàn)象，在混凝土蝸殼和座環(huán)的連接部位還加有鋼板襯板。 尾水管由于葛洲壩水電站工作水頭較低，采用軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，故其尾水管是由混凝土澆筑而成的，但為了防止水流沖刷，在尾水管進(jìn)口直錐段內(nèi)襯有鋼板里襯，為保證轉(zhuǎn)輪能高效安全運(yùn)行，里襯厚度選為 60mm。 活動導(dǎo)葉及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝置零件 活動導(dǎo)葉翼型圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉葉形，通常有對稱形和非對稱形（正曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉形。由于對稱形導(dǎo)葉一般用于具有不完全包角的高比轉(zhuǎn)速軸流式水輪機(jī)中，故本設(shè)計中采用對稱形的葉形。由《水輪機(jī)設(shè)計手冊》中137 頁表85查得對稱形導(dǎo)葉葉形的斷面參數(shù)如下表：8表24 導(dǎo)葉翼型參數(shù)參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)D1 11300 k D0 13092 r Z0 32 R1 267a R2 242b R3 544c L 1340d L1 649e L2 691d0 q 30m t 20其符號所代表的意義見圖 24:圖24 導(dǎo)葉翼型圖 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)系列尺寸和軸頸選擇導(dǎo)葉軸頸可按轉(zhuǎn)輪直徑 D1，使用水頭H1（指最高水頭），導(dǎo)葉的相對高度b0/D1，從《水輪機(jī)設(shè)計手冊》中146 頁表810 初選軸頸db，選得db =330mm，再根據(jù)db=330mm 從設(shè)計手冊中表89 查得導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的其它尺寸如下表：表25 導(dǎo)葉尺寸參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db 330 hB 360da 270 hc 515d1 340 h1 35dc 300 h2 295d2 315 h3 120dm 70 h4 25d3 M64 h5 10d4 78 H 參考 1569d5 298 R1 165hA 270 R2 13510其中參數(shù)符號所代表下圖25中符號圖 25 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)尺寸導(dǎo)葉的材料為 ZG20MnSi，為保證導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動靈活，導(dǎo)葉上、中、下三個軸頸要同心，徑向擺度不大于中軸頸公差的一半，導(dǎo)葉體端面與不垂直度允許誤差不超過 。導(dǎo)葉過流表面型線要正確，制造中應(yīng)用樣板檢查。 導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu)導(dǎo)葉關(guān)閉后，導(dǎo)葉體的立面應(yīng)該有很好的密封。由于本機(jī)組屬于大型低水頭的機(jī)組，因此采用圓橡皮條直接鑲?cè)滕澪膊蹆?nèi)封水，這種結(jié)構(gòu)制造簡單，但只適用于40 米水頭以下的機(jī)組，因?yàn)樗^太高會把圓橡皮條沖掉。從《水輪機(jī)設(shè)計手冊》上148 頁表812 查得圓橡皮條和鴿尾槽的尺寸如下表：（由于導(dǎo)葉體較高，可在中間加焊數(shù)段鋼筋，使橡皮條分段固定。）表26 圓橡皮條和鴿尾槽的尺寸參數(shù)符號 數(shù)值（mm）a 15b 16c 4其中參數(shù)符號對應(yīng)下圖26中符號：圖26 導(dǎo)葉密封12 導(dǎo)葉軸頸密封導(dǎo)葉中軸頸密封多數(shù)裝在導(dǎo)葉套筒的下端，目前不少機(jī)組中已改用“L”型密封，實(shí)踐證明，封水性能很好，結(jié)構(gòu)簡單?！癓 ”型密封圈與導(dǎo)葉中軸頸之間靠水壓貼緊封水，因此軸套和套筒上開有排水孔，形成壓差。密封圈與頂蓋配合端面，則靠壓緊封水，所以套筒與頂蓋端面配合尺寸應(yīng)保證橡膠有一定的壓縮量。密封圈的材料采用中硬耐油橡膠，模壓成型。其尺寸大小如下表27：表27 中軸頸密封參數(shù)符號數(shù)值（mm）參數(shù)符號數(shù)值（mm）db 330 h 22d 338 δ1 d1 322 δ2 d2 390 R2 R5 其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖27： 圖27 中軸頸密封導(dǎo)葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進(jìn)入，發(fā)生軸頸磨損。下軸頸密封一般采用“O”型橡皮圈密封結(jié)構(gòu)，其尺寸大小如下表28： 表28 下軸頸密封參數(shù)符號 數(shù)值（mm）db 330D 270d 10其中參數(shù)符號意義對應(yīng)圖28：圖28 下軸頸“O”型密封導(dǎo)葉中軸頸處雖有密封裝置，但因?qū)~是轉(zhuǎn)動的，不可避免會有少量漏水，其排除方法主要是通過自流排水或水泵排水將漏水排出。對于軸流式水輪機(jī)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)套筒處得漏水由排水管集中到頂蓋下部的軸承支架內(nèi)，連同主軸密封處的漏水，由水泵抽水至電站集水井。對于葛洲壩水電站，機(jī)組較大，可設(shè)兩套水泵互為備用。 導(dǎo)葉端面抗磨板由于水流沖刷及導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動過程中的摩擦，導(dǎo)葉端面位置容易磨損，故而一般在此處加抗磨板。葛洲壩水電站工作水頭較低，相應(yīng)的，其承受的水壓低，而抗磨板價格昂貴，故可不設(shè)。 導(dǎo)葉止推裝置對于水頭較高的機(jī)組，應(yīng)考慮導(dǎo)葉在水壓作用下的上浮力，當(dāng)上浮力超過導(dǎo)葉的自重時，