【文章內(nèi)容簡介】 d 圖 212 “ O”型密封圈 （ 6）導(dǎo)葉軸套 導(dǎo)葉軸套大多數(shù)都采用鑄錫青銅鑄造，加注黃油潤滑。目前已廣泛采用具有自潤滑功能的工程塑料代替，這樣不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且節(jié)省了大量的有色金屬，降低成本 ，所以在本設(shè)計 中采用 的是 尼龍 1010 材料。 上軸套尺寸系列 如 表 212 和 圖 213 所示。 表 212 上軸套尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 dc d1 d2 d3 d4 250 250 270 270 h h1 h2 δ′ 310 8 12 Hδ ˊd 4h1h2d 1d 2d 3δˊ 圖 213 上軸套 ：白山水電站水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 中軸套尺寸系列 如 表 213 和 圖 214 所示。 表 213 中軸套尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 db d1 d2 d3 d4 270 270 300 310 h h1 h2 d5 δ′ 270 40 8 8 d 44d5h1hh2δ ˊd 1d 2d 3 圖 214 中軸套 下 軸套尺寸系列 如 表 214 和 圖 215 所示。 表 214 下軸套尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 da d1 d2 d3 230 230 250 h h1 δ′ 230 8 d 2d 1 δ ˊd 3h1h 圖 215 下軸套 19 座環(huán) 座環(huán)是反擊式水輪機的基礎(chǔ)部件，除了承受水壓力作用外，還承受整個機組和機組段混凝土重量，因此要有足夠的強度和剛度。 座環(huán)的基本結(jié)構(gòu)由上環(huán)、下環(huán)、和固定導(dǎo)葉組成。 座環(huán)的尺寸與轉(zhuǎn)輪型號、直徑、水頭有關(guān) 。 根據(jù) 白山水電站轉(zhuǎn)輪型號 和 設(shè)計水頭 ， 本文設(shè)計中采用帶蝶形邊形式的座環(huán) ，與金屬蝸殼連接 。 座環(huán) 材料采 用 ZG30 鑄鋼鑄造， 24 個固定導(dǎo)葉。 查參考文獻 [1]第 105 頁表 615 金屬蝸殼座環(huán)尺寸系列可得白山水電站座環(huán)高度如 表 215和 圖 216 所示 。 表 215 座環(huán)尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 Db Da k 7300 8600 175 R H1=b0+20 δ 500 1120 25176。 δδKH1D aD bRR 圖 216 座環(huán) 此外，還需對制造質(zhì)量提出如下要求： （ 1） 所有過流表面打磨光滑，相當于光潔度▽ 3； （ 2） 固定導(dǎo)葉進口端節(jié)距誤 差不超過 ； （ 3） 頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 ； （ 4） 分瓣結(jié)構(gòu)的合縫面光潔度為▽ 5，合縫面間隙一般不超過 ，局部允許有 ～ 間隙（深度小于接合縫的 1/3，長度不超過接合縫總長的 1/5）。 ：白山水電站水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 頂蓋 頂蓋與支持蓋是水輪機的主要部件，要求有足夠的強度和剛度，因此在白山水電站水輪機結(jié)構(gòu) 設(shè)計 中頂蓋設(shè)計 成箱形結(jié)構(gòu)，此外還考慮到 要留有一定的空間位置便于檢修。頂蓋的材料采用 ZG30。 本文設(shè)計中 白山水電站水輪機 的頂蓋最大直徑為 ， 受運輸條件的限制， 頂蓋 采用分瓣結(jié)構(gòu) 。 頂蓋與導(dǎo)葉配合面，鋪設(shè)抗磨板，材料采用 20mm 厚的 A3 鋼板 。頂蓋的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造要求較高，尤其是裝導(dǎo)葉套筒的孔應(yīng)與底環(huán)同心。其結(jié)構(gòu) 如 圖 217所示。 圖 217 頂蓋 底環(huán) 底環(huán)是一個扁平的環(huán)形部件，固定于座環(huán)上，設(shè)計時主要考慮剛度，不作強度計算。 白山水電站中座環(huán) 采用 ZG30 鑄造。在底環(huán)的過流表面應(yīng)鋪設(shè)抗磨板，材料采用 20mm 厚的 A3 鋼板。由于受運輸條件的限制，本次設(shè)計中的底環(huán)分四瓣鑄造，底環(huán)結(jié)構(gòu) 如 圖 218 所 示。 圖 218 底環(huán) 21 基礎(chǔ)環(huán) 基礎(chǔ)環(huán)是混流式水輪機中座環(huán)與尾水管進口 錐 管段相連接的基礎(chǔ)部分，埋設(shè)于混凝土內(nèi)，轉(zhuǎn)輪的下環(huán)在其轉(zhuǎn)動。本設(shè)計中，基礎(chǔ)環(huán)采用鋼板焊接形式，上法蘭與座環(huán)用螺釘把合， 下法蘭與尾水管進口椎管段的里襯用螺釘把合。 基礎(chǔ)環(huán)與轉(zhuǎn)輪下環(huán)間有一定間隙 （圖 219） ，作為安裝中放置斜楔 、 調(diào)整轉(zhuǎn)輪水平用。 其結(jié)構(gòu)如圖 220所示 。 圖 219 基礎(chǔ)環(huán)與轉(zhuǎn)輪間隙（單位： mm） 圖 220基礎(chǔ)環(huán) 主軸 （ 1）主軸 主軸是水輪機的主要部件， 其 毛坯采用 ZG20MnSi 整鍛。主軸一端與發(fā)電機相連，另一端與轉(zhuǎn)輪相連。連接方式 均 采用連軸螺釘連接方式。主軸的尺寸如 表 216和圖 221 所示。 表 216 主軸尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 D DФ Db Dp D2 D3 d d′ 1700 2525 2140 1710 2510 1800 1540 1500 db d1 d2 h h1 l l1 l2 175 180 260 290 330 120 120 12 a m f Z C C1 C2 20 2 10 10 16 22 4 ：白山水電站水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 圖 221 主軸 （ 2） 根據(jù)主軸的外徑 D=1700mm 選取 聯(lián)軸螺釘 ,其結(jié)構(gòu) 尺寸 如圖 222和表 217 所示。 表 217 聯(lián)軸螺釘（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 螺釘 l l0 l1 l2 l3 R C C1 M175 4 660 330 200 200 50 8 12 5 S db D h d d1 d2 d3 d4 240 175 255 120 170 164 164 16 20 R 1R1 45 176。hl 1 l 0CSDC1d4El 3d315176。db d d2d1l 2l 圖 222 聯(lián)軸螺釘 23 水導(dǎo)軸承 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、稀油潤滑帶有轉(zhuǎn)動油盤、斜油槽自循環(huán)的筒式軸承和稀油潤滑油浸式分塊瓦軸承。其它型式軸承如稀油潤滑畢托管上油方式軸承，在中、小型機組中雖有采用，近期稀油槽自循環(huán)的筒式軸承所代替。干油潤滑軸承國內(nèi)運用不多?？紤]到白山水電站中主軸直徑 D=1700mm 尺寸 較大，水質(zhì)比較干凈，故采用稀油潤滑油浸式分塊瓦軸承。其結(jié)構(gòu)如圖 223 所示。 圖 223 水導(dǎo)軸承（稀油潤滑油浸式分塊瓦軸承） 主軸密封 主軸部分的密封裝置分兩種，一種是機組正常運行中，橡膠軸承壓力水箱的密封，稀油軸承下部防止機組漏水的主軸密封。這一種密封的結(jié)構(gòu)形式很多，如盤根、墊料式密封，單層或雙層橡膠密封，徑向式端面碳精塊（尼龍塊）密封，水泵密封等等。 另一種是機組停機檢修軸承和軸承下部主軸密封時防止尾水往機坑內(nèi)泄漏的檢 修密封。這種密封的結(jié)構(gòu)形式有空氣圍帶式、機械操作或抬機密封等多種。 在本 文 設(shè)計中 ，白山水電站水質(zhì)較清， 軸承選用稀油潤滑分塊瓦軸承；工作密封采用 水壓式端面密封，其結(jié)構(gòu) 如 圖 224所示 ；檢修密封 采用空氣圍帶式密封，采用的壓縮空氣壓力是 4～ 7kg/cm2，所采用的圍帶的剖面 結(jié)：白山水電站水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 構(gòu)見 圖 225所示 。 壓力水排水 圖 224 主軸密封 圖 225 檢修密封 控制環(huán) 控制環(huán)是傳遞接力器作用力，并通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉的環(huán)形部件，在本次設(shè)計中采用 ZG30 鑄造。其結(jié)構(gòu)尺寸 如 表 218 圖 226 和所示。 表 218 控制環(huán)尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 DC Z0 Dy 4400 24 4550 R S 18 35 D c Z 0D ySR 圖 226 控制環(huán) 控制環(huán)大耳環(huán)處結(jié)構(gòu)尺寸如圖 227 和表 219所示。 d1d2d3h1h2h1 圖 27 控制環(huán)大耳 環(huán) 25 表 219 大耳環(huán)處尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 dc d1 d2 700 180 175 d3 h1 h2 350 70 210 控制環(huán)小耳環(huán)處結(jié)構(gòu)尺寸如 表 220 和 圖 228所示。 表 220 小耳環(huán)處的尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 d2 h1 DC 110D 100 4400 h1d2D c 圖 28 控制環(huán) 小 耳環(huán) 補氣裝置 混流式水輪機運行時一般有兩種情況需要進行補氣： 一種是在 40～ 70%額定出力時， 尾 水管內(nèi) 會 出現(xiàn)渦帶，由于渦帶強烈擾動，或其頻 率與機組固有頻率重合，就會產(chǎn)生共振，將引起機組震動或負荷擺動，此時需要對尾水管內(nèi)進行補氣，消除或減小渦帶。另一種是導(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，嚴重時會將機組整個抬起，水流灌入廠房造成嚴重事故。所以需要在這種情況下進行補氣，消除轉(zhuǎn)輪室內(nèi)真空。 對 于 第一種情況 ，可以采用尾水管補氣方式減弱或消除，尾水管補氣包括 十字架和短管補氣兩種方式。白山水電站設(shè)計水頭為 112m，轉(zhuǎn)輪直徑為 ，若 采用 十字架補氣，會被水流沖走，故本設(shè)計中采用 尾水管短管補氣方式，其結(jié)構(gòu)如 圖 229 所示。 ：白山水電站水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 26 圖 229 短管補氣裝置 針對第二種情況采用頂蓋加真空破壞閥強迫補氣方式。其結(jié)構(gòu)如 圖230 所示。 圖 230 真空破壞閥 27 3 導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù) 白山水電站 水輪機的型號、轉(zhuǎn)輪直徑，確定最大 可能開度所要求的接力器行程，從而確定傳動系統(tǒng)的參數(shù)。 白山水電站 的基本 資料 如下 ： 水輪機型號： HL200LJ550 額定轉(zhuǎn)速： 125 rpm 單機容量： 306 MW 吸出高度： m 設(shè)計水頭： 112 m 安裝高程： 286 m 設(shè)計流量： 307ｍ 179。/ｓ 所以額定工況時的單位轉(zhuǎn)速和單位流量分別為： m i n)/( rHDnnrrr ???? )/(960)/()( 307 322111slsmHD rrr ＝???? 根據(jù) rr Qn 1111 , 查 HL200LJ550 的模型綜合特性曲線得模型 的 最大開度)(34)(m ax0 mma M ? 因為： 240 ?MZ 240 ?Z )(55000 mmD ? )(4600 mmD M ? 所以換算成真機的最大開口值為： )( 0)m a x(0m a x0 mmDDaa MM ???? 真機的最大可能開度為： )( 2 0 m a x0 mmaa ???＝最大可能 取設(shè)計水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點對 應(yīng)的開口值為最優(yōu)開口 優(yōu)0a ，查模型特性曲線得： ：白山水電站水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 )(62)(0 mma M ?優(yōu) 所以真機得最優(yōu)開口為： )( 0055620 0)(00 mmDDaa MM ???? 優(yōu)優(yōu) 導(dǎo)水機構(gòu)的裝配尺寸 導(dǎo)水機構(gòu)主要有導(dǎo)葉、導(dǎo)葉操作機構(gòu)、環(huán)形部件和軸套、密封等組成，根據(jù)白山水電站轉(zhuǎn)輪直徑 D1=5500mm可以查參考文獻 [1]第 13頁表 81得白山水電站導(dǎo)水機構(gòu)裝配尺寸如 表 31和 圖 31所示 。 表 31 導(dǎo)水機構(gòu)的裝配尺寸 （單位： mm） 參數(shù) 符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 D0 Z0 Dc φ 6400 24 4400 42176。 LH lp lc Dy 740 370 588 4550 L Hlcl p D cD 0 Z0D yφ 圖 31 導(dǎo)水機構(gòu) 導(dǎo)水機構(gòu)的配合公差與間隙 （ 1）導(dǎo)水機構(gòu)的配合公差參見導(dǎo)水機構(gòu)裝配圖。 （ 2）配合間隙 導(dǎo)葉立面間隙。立面不裝密封橡皮條時，一般間隙為零， 白山水電站 29 水輪機