【導(dǎo)讀】改善航道等綜合效益。本次設(shè)計主要是通過查閱相關(guān)設(shè)計手冊，對葛洲壩。件，例如主軸，導(dǎo)葉等零件的設(shè)計。通過使用CAD繪圖，本次設(shè)計過程更加便捷，設(shè)計成果更加精確。

　　

【正文】 別鑄造，然后用螺釘連接。 葉片材料為 ZG20SiMn，由于該材料抗汽蝕性能差，因此根據(jù)電站的運(yùn)行條件，在表面堆焊不銹鋼層，以提高轉(zhuǎn)輪的抗汽蝕性能。葉片樞軸支承在轉(zhuǎn)輪體上，采用滑動軸承結(jié)構(gòu)，軸承襯為青銅 。 轉(zhuǎn)輪體 轉(zhuǎn)輪體外表面是過流通道的一部分，其內(nèi)部則 裝有全部葉片和操作機(jī)構(gòu)，上部與主軸聯(lián)接，下部接泄水錐，形狀較為復(fù)雜。在本次設(shè)計 中轉(zhuǎn)輪體采用 ZG20MnSi 整鑄而成。轉(zhuǎn)輪體外圓采用球形結(jié)構(gòu)， 球形輪轂?zāi)苁谷~片和轉(zhuǎn)輪體表面配合良好，在各種葉片轉(zhuǎn)角下它們之間的間隙可以很小，從而減小容積損失。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，轉(zhuǎn)輪體與主軸聯(lián)接時， 采用直接連接。 46 圖 233 葛洲壩 水電站轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)圖 無操作架轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu) 為了減輕轉(zhuǎn)輪重量和加工工時，在國內(nèi)不少的轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)中取消操作架和活塞桿 ，而采用活塞或接力器缸代替了操作架結(jié)構(gòu)我國東方電機(jī)廠為葛洲壩水電站制造了當(dāng)今最大尺寸的軸流轉(zhuǎn)槳水輪機(jī)，采用了接力器安置在泄水錐內(nèi)的缸動式結(jié)構(gòu) 。其具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 2021屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 葉片密封裝置 轉(zhuǎn)輪體內(nèi)充滿低壓油用以潤滑轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時，接力器下腔 的高壓油會沿著活塞桿和轉(zhuǎn)輪體襯套之間的間隙漏入轉(zhuǎn)輪體內(nèi)。為降低轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔的漏油壓力，調(diào)節(jié)和補(bǔ)償活塞推拉桿上下移動時引起的轉(zhuǎn)輪體內(nèi)腔油體積的變化，在推拉桿中心開設(shè)連通管。連通管與主軸中心孔內(nèi)第一層環(huán)形空間相通，溢油由此上升至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子頂上的受油器的回油腔。這樣，連通管能起到溢油和補(bǔ)充回油的作用。為了防止轉(zhuǎn)輪體內(nèi)潤滑油沿著葉片法蘭的轉(zhuǎn)動間隙露出，特別是因?yàn)槿~片背面的壓力常是真空，其法蘭周邊處更易露出，也為了防止轉(zhuǎn)輪體外 高壓水滲漏入體內(nèi)，在葉片和轉(zhuǎn)輪體之間設(shè)有雙向的密封裝置。 底環(huán) 底環(huán)是一個環(huán)形部件，固定于座環(huán)上，作為導(dǎo)葉安放的基座，在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)主要考慮剛度，可以不作強(qiáng)度計算。本水輪機(jī)底環(huán)采用 ZG30 鑄造。 48 由于該水輪機(jī)底環(huán)屬于大型部件，受運(yùn)輸條件的限制，本次設(shè)計中的底環(huán)應(yīng)分四瓣鑄造。底環(huán)的結(jié)構(gòu)見下圖 237： 圖 237 水輪機(jī)底環(huán) 頂蓋和支持蓋 頂蓋是水輪機(jī)的主要部件之一，需要有足夠的強(qiáng)度和剛度，由于本水電站為大型軸流式水輪機(jī)，因此采用 焊接頂蓋。頂蓋的材料采用 ZG30，基本厚度為 140mm 鋼板。 葛洲壩 水 電站水輪機(jī)的頂蓋最大直徑為 米。受運(yùn)輸條件的限制，頂蓋采用分四瓣組合。 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 238 所示： 圖 238 焊接頂蓋 2021屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 49 支持蓋是軸流式水輪機(jī)的主要部件之一，可以使得軸流式水輪機(jī)在檢修時候不必拆卸導(dǎo)葉和頂蓋。支持蓋要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，材料為ZG30。 支持蓋見 239： 圖 239 支持蓋 真空破壞閥 當(dāng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)緊急關(guān)閉時，由于水流的慣性和轉(zhuǎn)輪的水泵作用，在導(dǎo)葉后轉(zhuǎn)輪室內(nèi)可能產(chǎn)生較高的真空，引起下游尾水反沖，產(chǎn)生很大的沖擊力，甚至出現(xiàn)抬機(jī)現(xiàn)象。真空破壞閥就是在緊急關(guān)閉導(dǎo)葉時補(bǔ)入空氣，破壞真空，起一定的保護(hù)作用。 葛洲壩 水電站機(jī)組尺寸較大，故 而 我們在 頂蓋加設(shè) 真空破壞閥 ，來作為補(bǔ)氣閥和空氣閥 。其結(jié)構(gòu)如圖 238 所示。 圖 238 真空破壞閥 50 4 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)總設(shè)計 確定導(dǎo)葉開度 根據(jù)水輪機(jī)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)。 根據(jù)水輪機(jī)原始資料：轉(zhuǎn)輪直徑： D1 ＝ 11300mm； 設(shè)計水頭： H r ＝ ； 設(shè)計流量： Q r ＝ 1130m3/s； 額定轉(zhuǎn)速： n r =進(jìn)行計算設(shè)計。 計算額定工況時的單位轉(zhuǎn)速和單位流量分別為： m i n)/( 39。1 rHDnnrrr ???? )/()/( 1130 322139。1 slsmHD rrr ????? 根據(jù) 39。1,1, rr Qn 查 ZZ560的模型綜合 特性曲線得模型得最大開度： )(42)m a x (0 mma M ? 由 ： Z0M=32， Z0 =32， D0 = 13092(mm )， D0M =(mm ) 換算成真機(jī)的最大開度值為： )(00)m a x(0m a x0 mmZZDDaaOOMMM??????? 計算真機(jī)的最大可能開度： )( m a x0 mmaa ????最大可能 2021屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 51 取設(shè)計水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點(diǎn)對應(yīng)的開口值為最優(yōu)開口a0y ，根據(jù)設(shè)計水頭 Hr下的單位轉(zhuǎn)速 ?39。1rn (r/min) 1查模型特性曲線得 ： )(36)( mma Moy ? 所以真機(jī)得最優(yōu)開 度 為： )( 0813 092360)( mmZZDDaa OOMOMMoyoy ??????? 52 5 總結(jié) 本次設(shè)計首先是水輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。而后 又 對其中的主要零件進(jìn)行 優(yōu)化設(shè)計 。繪制出了總裝配圖， 導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 裝配圖 ，導(dǎo)葉布置圖，主軸零件圖 ,導(dǎo)葉零件圖 。 畢業(yè)設(shè)計要求結(jié)合平時所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識，對大學(xué)期間所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，所以此設(shè)計可看做對大學(xué)所學(xué)知識的一個綜合利用。通過本次畢設(shè)，熟悉水輪機(jī)選型設(shè)計的過程，加深對水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，熟悉各部件的作用并掌握通過現(xiàn)有資料進(jìn)行水輪機(jī)總體 結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，同時將所學(xué)知識融入到實(shí)際的工程中，也對實(shí)際的工程有一個比較全面的認(rèn)識。在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，我收獲了很多，學(xué)到了很多?？偨Y(jié)下來大致有以下幾個方面： 對整個水輪機(jī)結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識和了解。以前在課堂上學(xué)習(xí)時只是對各零部件有個初步的認(rèn)識，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。由于采用 CAD 制圖，作圖的精度和準(zhǔn)確性有了更高的要求，每個零件只有在充分了解其作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，才能將它畫在圖紙上。傳統(tǒng)的“大概像、隨便畫”在這行不通。所以，當(dāng)我把一個零件比較準(zhǔn)確的畫在圖紙上時，這個零件的作用和結(jié)構(gòu)我也就很清楚了。 作圖和識圖能 力有了極大的提高。之前我就在學(xué)校外面報過 CAD培訓(xùn)班，但終究是實(shí)踐太少，效果不明顯，再加上時間隔的有點(diǎn)長，好多都忘記了。整個畢業(yè)設(shè)計做下來以后，可以說 CAD已經(jīng)不是問題了，作圖速度也有了極大的提高。 查找資料的能力提高了。本次畢業(yè)設(shè)計的資料比較有限，很多資料都過時了，比如說我們的設(shè)計手冊，當(dāng)中的很多結(jié)構(gòu)材料現(xiàn)在的設(shè)計中已經(jīng)基本不用了。這樣就要求我們?nèi)D書館借書，上網(wǎng)查期刊、看論文，找到一切自己能找到的資料?，F(xiàn)在我學(xué)會了如何在圖書館的數(shù)據(jù)庫里找資2021屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 53 料，無意中還發(fā)現(xiàn)了許多優(yōu)秀碩士論文，雖然現(xiàn)在還用不上，但是我上了研究生以后，這些就是寶藏，他們可以幫助我更早的進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)的狀態(tài)，學(xué)到更多的知識。 解決問題的能力提高了。整個畢設(shè)過程中，遇到了許多的問題，有的問題是通過鄭老師老師和廖老師的指導(dǎo)解決的。但是大部分的問題還得通過查找資料，自己拿主意，最終把問題解決。我覺得這是至關(guān)重要的。在以后的學(xué)習(xí)尤其是工作中，我們不可能每遇到一個問題就到處問，我們必須學(xué)會查資料和總結(jié)，擁有自己的主見和思想。 致 謝 感謝所有給我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)！ 本次畢業(yè)設(shè)計對我來說是個極大的挑戰(zhàn)，也是對我 大學(xué)四年學(xué)習(xí)成果的一次檢驗(yàn)。在畢業(yè)設(shè)計過程中，通過翻閱書籍和查找文獻(xiàn)使我養(yǎng)成了自學(xué)的好習(xí)慣，提高了自己獨(dú)立解決問題的能力。最主要的是我把書本上學(xué)到的東西直接轉(zhuǎn)化到了實(shí)際中，與實(shí)踐相結(jié)合解決了在畢業(yè)設(shè)計過程中的一系列問題。 在寫說明書的過程中我即把所學(xué)的知識梳理了一遍，同時 也體會到了做任何事都要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，對于設(shè)計過程中任何問題，不論大小都不能輕視，要通過正確的方法去解決，在做任何事情的時候都不能輕言放棄，要有戰(zhàn)勝困難的信心，堅持到最后一定能取得成功。 畢業(yè)設(shè)計算是對大學(xué)時光的一個總結(jié)，畢業(yè)設(shè)計是你大學(xué)四年 辛苦學(xué)習(xí)的成果，一個完美的畢業(yè)設(shè)計即為我的大學(xué)生涯劃上了一個句號，也為我的人上道路開啟了另一扇大門。 再次感謝 *老師的悉心指導(dǎo)以及學(xué)長、學(xué)姐們的幫助。最后感謝與我相處四年的所有同學(xué)和老師 ，是你們給了我一個美好的四年時光。 54 參考文獻(xiàn) [1] 梁章堂 .水輪機(jī)選型于優(yōu)化探討 .中國水電設(shè)備技術(shù)及水電設(shè)備制造業(yè)發(fā)展的思考 [J] .甘肅水利水電技術(shù)， 2021 [2] 郝繼武，王春雷 轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)葉片密封的改進(jìn) .《大電機(jī)技術(shù)》 2021 年第三期 [3] 哈爾濱大電機(jī)研究所，《水輪機(jī)設(shè)計手冊 M》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1976年 [4] 宋文武 .水力機(jī)械 及工程設(shè)計 .重慶大學(xué)出版社 .2021， 12 [5] 劉大愷 .水輪機(jī)（第三版） .中國水利水電出版社 .河海大學(xué) . 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