【正文】 ? 密封。 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 26 (1) 主軸外徑確定 由于富春江水電站水質(zhì)良好，所以軸承的潤(rùn)滑主要用水潤(rùn)滑。 機(jī)組的扭矩： 97400 NM n? （公斤 ? 厘米） （ 1— 13） 式中 N— — 主軸傳遞功率 n — — 主軸轉(zhuǎn)速 （ r/min） M = ??? （公斤 ? 厘米） 由圖 1212(根據(jù) [1]P319)取得： D? =1170mm, D?? =1250mm. 因?yàn)楫?dāng) 600D mm? 時(shí)選用薄軸，固選用 D =1170mm 。由表 123(根據(jù) [1]P319)的主軸各斷參數(shù)。 (1) 主軸 直徑 確定 1)主軸外徑： D=1170mm； 2)主軸內(nèi)徑： 44 496102m axNDdD n??? （ 1— 14） 其中 : N— 主軸的傳遞功率（ kw） D— 主軸外徑（ cm） max? — 最大許用應(yīng)力取 450kg。 由公式（ 1— 14）代入數(shù)據(jù)得 cmd 117618564961021174 4 ?? ???? 由此 cmd ? 取內(nèi)孔尺寸系列為 mmd 900? 主軸的其他尺寸 根據(jù)主軸外徑 D=11700mm，查得（根據(jù)文獻(xiàn) [1]P312）得表 1— 22 主軸的其他尺寸 根據(jù)主軸外徑 D=1000 mm，查 [1]312頁(yè) . 表 1— 22 水輪機(jī)薄壁軸尺寸系列 （單位 mm） D ?D bD pD 2D 3D d d? bd 1d 2d h 1h l 1l 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 27 1200 1830 1575 1220 1815 1300 1100 1100 125 130 188 240 270 60 85 2l s 1s a m R 1R 2R f c z c 1c 2c R3 12 300 360 35 2 120 30 350 2 20 16 20 4 5 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的選擇 導(dǎo)葉現(xiàn)狀選擇 圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的葉型，目前常用的有對(duì)稱型和非對(duì)稱型（正曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉型。對(duì)稱型導(dǎo)葉一般用于蝸殼具有不完全包角的高比速軸流式水輪機(jī)中，非對(duì)稱型（正曲率）導(dǎo) 葉一般用于具有完全包角的蝸殼，并工作于較大開(kāi)度的高中比速 HL 式水輪機(jī)和低比速 ZZ 式水輪機(jī)中。此次設(shè)計(jì)的水輪機(jī)蝸殼包角為 180 度，所以需要選取對(duì)稱型導(dǎo)葉。 導(dǎo)葉數(shù)目 0Z 和分布圓直徑 0D 導(dǎo)葉數(shù)目 0Z 與轉(zhuǎn)輪直徑 0D 有關(guān)，查表（根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]P137,表 8— 5）得 Z0=32。導(dǎo)葉軸線 分度圓直徑 D0=9300mm。 導(dǎo)葉高度 0b 表 1— 23 對(duì)稱導(dǎo)葉斷面尺寸 D1 D0 b c D e 0d m k r 8000 9300 32 1R 2R 3R f 1L 2L L a q t 207 184 422 503 536 1039 25 15 導(dǎo)葉開(kāi)度 (根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]P144) (1) 最優(yōu)開(kāi)度 優(yōu)0a 對(duì)于混流式水輪機(jī)或轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)都取設(shè)計(jì)水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的開(kāi)度值。 000000 ZD ZDaaMMM?優(yōu) （ 1— 15）則 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 28 mma 248260 ?????優(yōu) (2) 最大開(kāi)度 max0a max0a = max0Ma mmZZDD MM 8410011 ????? (1— 16) max0ma 為設(shè)計(jì)水頭下單位轉(zhuǎn)速與單位流量限制值的交點(diǎn)所對(duì) 應(yīng)的開(kāi)度， max0ma =41mm (3) 最大可能開(kāi)度 導(dǎo)葉所能開(kāi)的最大開(kāi)度 最大可能0a = max0a =? = 接力器行程的確定 ? ? m ax0m ax ~ aS ? (根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]P223) 由于 1D ﹥ 5m,故取 mmaS 9 6 m a x0m a x ???? 相對(duì)偏心距 根據(jù) 1D =8m，查表（參考 [1]P137,表 8— 5）得 L1=503mm,L2=536mm, 導(dǎo)葉的有效長(zhǎng)度mmLLL 103953650321 ????? ，相對(duì)偏心距 mmL LLn 536503210 ????? (根據(jù)參考文獻(xiàn) [8]P138)。 絕對(duì)偏心距 mmLL 3353650321 ?????? 。 接力器直徑的選擇 導(dǎo)葉接力器直徑的選擇 當(dāng)油壓裝置的額定油壓為 25? 510 Pa時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)且用兩個(gè)單缸接力器操作時(shí)，每個(gè)接力器的直徑按 下式計(jì)算： 01 m ax1cbd D HD?? (1— 17) 其中 ： ? — 計(jì)算系數(shù)，由表 45[3]得查得 ?? ； 0b — 導(dǎo)葉的高度 。代入數(shù)據(jù)得 mdc ????? 根據(jù) ? 系數(shù)表（根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]P223,表 4— 6）得 ? =。于是，可選取相近且計(jì)長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 29 算值偏大的接力器系列直徑，取 cd =650mm. 接力器容積的確定 (1) 雙直缸接力器的總?cè)莘e max22 SdV cc ?? (根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]P223)(1— 18) 代入數(shù)據(jù)得 : max22 SdV cc ??= 32 m???? (2) 轉(zhuǎn)輪接力器容積的確定 mPDd z )( 1 ????? 1m a x )( DS z ?? ，由于 1D ﹥ 5m,故取 mDS z 1m a x ?? max24zzz SdV ??= 32 m???? 軸承形式的確定： 由于富春江水電站的平均含沙量少于 /升，故水輪機(jī)導(dǎo)軸承采用水潤(rùn)滑橡膠導(dǎo)軸承。 水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 綜上 所述選擇機(jī)組型號(hào) ZZ560800，混凝 土蝸殼，其基本參數(shù) mH ? ，mH ? ， mHr ? ，設(shè)計(jì)流量 smQr ? ，額定功率 KWN ? ，額定轉(zhuǎn)速 rn? ，飛逸轉(zhuǎn)速 m 1 rnR ?，安裝高程 ?? ，吸出高度mHS ?? 。 水輪機(jī)的葉片數(shù)為 4 片，活動(dòng)導(dǎo)葉 Z0=32 片，用 20MnSi 剛鑄造，主軸為空心薄壁軸，內(nèi)徑為 mmd 1170? ，外徑 mmd ?? ，軸承采用水潤(rùn)滑橡膠軸承。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，共有 32 片導(dǎo)葉。導(dǎo)葉的分布圓直徑 mD ? ，導(dǎo)葉的高度 mb ? ，最優(yōu)開(kāi)度 mma ? ，最大開(kāi)度 max mm? ，為了抗其氣蝕和磨損在導(dǎo) 葉頂部堆焊耐磨焊條，尾部焊不銹鋼，導(dǎo)葉的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用叉頭傳動(dòng)，接力器采用兩個(gè)單杠搖擺長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 30 式接力器，蝸殼為混凝土蝸殼，包角 180? ?? ，尾水管為彎肘型，混凝土澆筑而成。 第二章 水輪發(fā)電 機(jī)選擇 發(fā)電 機(jī)的主要參數(shù) 額定功率 MWNr 60? 。 額定功率因數(shù) 發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)是發(fā)電機(jī)的額定有功功率 rN 與額定容量 NS 的比值，cos N? = NNpS ，按常用的功率因數(shù)取為 。在輸出有功功率一定的條件下，提高功率因數(shù)可以提高發(fā)電機(jī)有效材料的利用率，減輕發(fā)電機(jī)的總重量，并可提高發(fā)電機(jī)的效率，單將使發(fā)電機(jī)的視在功率和穩(wěn)定性下降。 額定視在功率 KWNSNrN os ??? ? 額定電壓 U= (根據(jù) [2]P151,表 2— 3) 頻率 f=50HZ 同步轉(zhuǎn)速 min/ rnN ? 飛逸轉(zhuǎn)速 m in/ rnR ? 主要尺寸的確定 定子鐵芯內(nèi)徑 iD 和鐵芯長(zhǎng)度 tl 是水輪發(fā)電機(jī)的主要尺寸。在選擇應(yīng)考慮下列因素：（ 1）電負(fù)荷和磁負(fù)荷應(yīng)在合理的數(shù)值范圍內(nèi)，參數(shù) dx 等應(yīng)滿足要求。（ 2）應(yīng)使轉(zhuǎn)子磁軛的機(jī) 械應(yīng)力與所選用的材料相適應(yīng)。（ 3）定子轉(zhuǎn)子等最大部件的尺寸應(yīng)滿足運(yùn)輸條件。（ 4）機(jī)組總體布置合理。 定子內(nèi)徑 iD 對(duì)多極電機(jī)在選擇主要尺寸時(shí)一般是先確定極距，再算出定子鐵芯內(nèi)徑。 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 31 ??pDi 2? （ cm） 式中 ? 為極距（ cm）； p 為極對(duì)數(shù)，在這里為 48對(duì) 在初步選擇極距時(shí)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式41 2pSK N?? （ cm），式子中 1K 為系數(shù)在這里取 10（根據(jù)參考文獻(xiàn) [9]P30）代入數(shù)據(jù)得 4827500010 4 ?????，由此可得出??pDi 2? = ??? 定子鐵芯長(zhǎng)度 tl 當(dāng)極距（或定子鐵芯內(nèi)徑）確定以后，可以按下式求出 tl ： CnDSl Ni Nt 2?（ cm） 6 2 ????????? pSKC N 其中 6K 為系數(shù)；對(duì)于大型水輪發(fā)電機(jī)為 ~，在這里取 。代入數(shù)據(jù)得： 6 2 ????????? pSKC N= 4827500 ??????? ?? CnDSl Ni Nt 2?= 750002 ???（ cm） (21) 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇 水輪發(fā)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式有立式和臥式， 通常小容量的水輪發(fā)電機(jī)對(duì)采用臥式結(jié)構(gòu)，中容量水輪發(fā)電機(jī)采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，而大容量的水輪發(fā)電機(jī)則廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式對(duì)于電站主廠房高度，機(jī)組本身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)行穩(wěn)定性以及維護(hù)檢修等都有影響，所以必須立足于全局，對(duì)各種因素進(jìn)行綜合考慮。本設(shè)計(jì)方案水輪發(fā)電機(jī)采用立式布置結(jié)構(gòu)。 立式機(jī)組可分為懸式和傘式兩種結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式；位于轉(zhuǎn)子下方的統(tǒng)稱為傘式。 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 32 立式水輪發(fā)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)形式，可按NtinlD 的值來(lái)選擇： 當(dāng)NtinlD ? 時(shí)，多采用懸式； 當(dāng)NtinlD ，多采用半傘式； 當(dāng)NtinlD ? ，采用全傘式。見(jiàn)（ [9]P28）。 根據(jù)NtinlD = ??? ，所以采用全傘式結(jié)構(gòu)。 其他外形尺寸估算 發(fā)電機(jī) 的外型尺寸與容量，轉(zhuǎn)速及安裝結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。 徑向尺寸 1） 機(jī)座外徑 jD 當(dāng) Nn 214 minr ， jD = iD +(500~700) (mm) 當(dāng) Nn 214 minr ， jD = iD +(700~1000) (mm) (22) 對(duì)于本方案， jD = iD +500 (mm)= ??? 2）定子鐵芯外徑 aD 當(dāng) min/ rn ? ， mDD ia 7 3 2 0 ?????? ? 3）風(fēng) 罩內(nèi)徑 2D ： KVAS N 20220? 時(shí)， mDD j ?? KVAS N 20220? 時(shí)， mDD j ?? 對(duì)于本方案， mDD j ?? =19+= 4）下機(jī)架跨距 SD 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 33 當(dāng) KVAS N 15000? 時(shí)， mmDD tS )5 0 0~2 0 0(?? 當(dāng) KVAS N 20220? 時(shí)， mmDD tS )1 2 0 0~5 0 0(?? 大型傘式機(jī)組取上限，式中 tD 為水輪機(jī)機(jī)坑直徑與轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)。 （參考 [3]P125，表 2— 49 查得） 對(duì)本方案而言 tD =10800mm， sD = tD +1200=10800+1200=12022 mm 5） 發(fā)電機(jī)機(jī)坑直徑 jhD ： 當(dāng) Nn 214 minr , jhD = jD +（ 1400~2800） mm 當(dāng) Nn 214 minr ， jhD = jD +(1600~2200) mm 對(duì)于本方案， jhD = jD +1400=19000+ 1400mm=20400mm= (23) 軸向尺寸