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仙游電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計設(shè)計說明書(文件)

2025-07-14 04:03 上一頁面

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【正文】 ................................................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。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。既可以將平時的專業(yè)理論知識進行系統(tǒng)的實踐練習(xí),又能通過各種中外文文獻的學(xué)習(xí),了解專業(yè)領(lǐng)域最新的研究方向。: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; ; 。 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。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。泄水孔開向為順?biāo)鲀A斜 25176。在本次畢業(yè)設(shè)計中,主軸材料選用力學(xué)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。按潤滑劑不同,水輪機導(dǎo)軸承型式很多,目前比較常用的有水潤滑的橡膠軸承。查《水輪機設(shè)計手冊》345 頁,對不同軸承的使用條件及優(yōu)缺點進行比較,同時考慮各個軸承對水質(zhì)條件的要求,對所設(shè)計的水泵水輪機中,選用油外循環(huán)冷卻方式的筒式自潤滑水導(dǎo)軸承,主要由軸瓦、支座、旋轉(zhuǎn)油箱及箱蓋等組成。結(jié)構(gòu)如下圖 313:其中相對應(yīng)的尺寸如下表:圖 313 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文) 12表 313 水導(dǎo)軸承尺寸參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)DP 1120 L 700Da 1750 H 900Db 1800 h 400Dd 1350 b 50(1)軸瓦高度L:統(tǒng)計資料表明,軸瓦高度與直徑的比值都在 ~1 的范圍內(nèi),一些試驗資料表明軸承的摩擦系數(shù)在上述范圍內(nèi)數(shù)值最小?!?70176。(3)軸承間隙:軸承總的平均間隙一般可參照下面的經(jīng)驗公式?jīng)Q定: )( 米= PD??式中 DP——主軸直徑 ( 毫 米 )== 37...?實踐表明,水輪機軸承間隙適當(dāng)放大對減少軸承磨損、降低軸承溫度有利,而對機組的運行穩(wěn)定性無明顯影響。擋油箱、溢流板、擋油管的作用是保證熱油都能經(jīng)過冷卻器后再經(jīng)回油管返回轉(zhuǎn)動油盆,以改善冷卻效果。目前水泵水輪機主軸密封常用的典型形式有 3 種,即平衡式流體靜壓徑向雙端面機械密封、非平衡水壓自調(diào)整軸向式分瓣機械型平面密封和彈簧復(fù)位式浮動型雙端面機械密封。在正常運行時,將不銹鋼移動環(huán)壓貼在旋轉(zhuǎn)抗磨環(huán)上。這種密封的結(jié)構(gòu)形式有空氣圍帶式、機械操作式或抬機密封等多種。 座環(huán)圖 32 座環(huán)結(jié)構(gòu)圖 315 檢修密封尺寸:福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計15座環(huán)的作用,是承受整個機組及其上部混凝土的重量以及水泵水輪機的軸向水推力,以最小的水力損失將水流引入導(dǎo)水機構(gòu)。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)葉進口端節(jié)距誤差不超過 ,頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 毫米/米;4)座環(huán)分兩瓣,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。頂蓋最大直徑處已達 5m,受運輸條件限制,頂蓋采用兩瓣組合,為防止水流或泥沙的沖刷,在頂蓋的過流面鋪設(shè)抗磨板,并且頂蓋在制造時要求套筒孔與底環(huán)同心。結(jié)構(gòu)見圖 34 :福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計17圖 34 底環(huán)結(jié)構(gòu)底 環(huán) 主 要 尺 寸 如 下 :外 徑 4958mm內(nèi)徑 3896mm高度 1498mm材料 E284 基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)環(huán)是混流式水輪機座環(huán)與尾水管進口椎管短段相連接的基礎(chǔ)部件,埋設(shè)于混泥土內(nèi),轉(zhuǎn)輪的下環(huán)在其內(nèi)轉(zhuǎn)動。在機組作為水泵抽水時,蝸殼收集轉(zhuǎn)輪所泵出的水流并將水流的動能轉(zhuǎn)換成壓能輸入引水鋼管。從結(jié)構(gòu)尺寸看,水泵水機的蝸殼接近常規(guī)水泵的蝸殼,但水泵水輪機有活動導(dǎo)葉可以調(diào)節(jié)水流而保持高效運行,這一點普通水泵是無法做到的。HP取 535m,b0/D1 =:福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計19 ????cd根據(jù)接力器直徑系列取 dc=700(mm) 真空破壞閥導(dǎo)葉突然關(guān)閉時,尾水管內(nèi)的水流由于慣性將繼續(xù)流動,此時轉(zhuǎn)輪室內(nèi)會產(chǎn)生真空,由于壓強差,尾水管內(nèi)的水流會回流到轉(zhuǎn)輪室,由于水流慣性很大,通常會產(chǎn)生抬機現(xiàn)象,影響機組穩(wěn)定運行,嚴(yán)重時會將機組整個抬起,水流灌入廠房造成嚴(yán)重事故。大中型導(dǎo)水機構(gòu),按其導(dǎo)葉軸線布置位置可以分為圓柱式、圓錐式、徑向式三種形式。由于負曲率導(dǎo)葉一般使用于高水頭低比轉(zhuǎn)速水輪機中,故本設(shè)計中采用負曲率葉形。如下圖 212所示,作圖計算最大導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角對應(yīng)的開度值amax,在從0開度值到amax之間取3~5組開度值,作圖計算每個開度值對應(yīng)的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角,得到的導(dǎo)葉布置情況如表42:2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文) 22圖42 導(dǎo)葉布置表42 導(dǎo)葉布置? 0 8 15 24 a0 0 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)、尺寸和軸頸選擇導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)葉套筒、軸套、密封等形式有關(guān),常用的帶有套筒中軸頸采用“L”形密封,下軸頸采用”O(jiān)” 形密封的導(dǎo)葉結(jié)構(gòu),高水頭水泵水輪機導(dǎo)葉寬短,導(dǎo)葉軸細長,導(dǎo)葉軸頸可按轉(zhuǎn)輪直徑 D1,使用水頭H 1,導(dǎo)葉的相對高度b0/D1,從《水輪機設(shè)計手冊》中147 頁表811 初選軸頸db,選得db =250mm ,再根據(jù) db=250mm 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::福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計23表43 導(dǎo)葉參數(shù)參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)db 250 hb 22da 230 hc 415dc 210 h1 35d1 280 h2 d2 240 h3 100d3 M56 R1 125d4 70 R2 105d5 228 H 1600b0 364 H’ 2206ha 22圖43 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)尺寸2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文) 24 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)很好密封,低水頭機組中,常在導(dǎo)葉頭尾搭接面用鴿尾槽內(nèi)嵌入圓橡皮條進行密封。目前多數(shù)采用整體圓筒的模式,因為本次設(shè)計的機組的水頭很高,所以導(dǎo)葉套筒上還必需設(shè)計導(dǎo)葉止推裝置。實踐證明,封水性能很好,結(jié)構(gòu)簡單。為了兼顧剛強度要求,本次機構(gòu)設(shè)計中,采用鋼背聚甲醛的符合軸套,導(dǎo)葉軸上、中、下軸套的結(jié)構(gòu)及尺寸依次如下各個對應(yīng)圖表所示:(1)導(dǎo)葉上軸套結(jié)構(gòu)及參數(shù)圖 481 上軸套2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文) 28表 481 上軸套參數(shù)參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)dc 230 h 115d1 230 h1 8d2 250 δ′ 1d4 290(2)導(dǎo)葉中軸套結(jié)構(gòu)及參數(shù)圖 482 中軸套 表 482 中軸套參數(shù)參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)db 250 h 250d1 250 h1 40d3 270 δ 1d4 280:福建仙游蓄能電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計29(3)導(dǎo)葉下軸套結(jié)構(gòu)及參數(shù) 圖 483 下軸套表 483 下軸套參數(shù)參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)da 210 h 210d1 210 k 6d2 230 δ 1dm 2402022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文) 30常用的導(dǎo)葉傳動機構(gòu)有叉頭式和耳柄式兩種,前者受力情況較好,適宜于大中型機組上采用。1倒3lS圖54 連接螺桿2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文) 34表54 連接螺桿尺寸參數(shù)符號 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號 數(shù)值(mm)d1 M72X4 b 28d2 80 b1 8d3 66 r 2S 70 c 3l 170 端蓋根據(jù)軸頸db=250mm ,從《水輪機設(shè)計手冊》上171頁的表837查出端蓋尺寸如下表55:表55 端蓋尺寸參數(shù)符號 數(shù)值(mm)
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