水輪機(jī)選型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)
2025-06-20 00:03本頁(yè)面
【正文】 式有縫隙式、迷宮式和梳齒式三種。止漏環(huán)的材料，除了采用一般碳素鑄鋼或鋼板外，也有采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼或其他抗磨鋼板的。止漏環(huán)宇轉(zhuǎn)輪的固定方式有紅套、機(jī)械裝配點(diǎn)焊和裝焊等幾種型式。，本設(shè)計(jì)采用迷宮式止漏環(huán)，材料采用A3鋼板，考慮拆卸方便，采用紅套固定在轉(zhuǎn)輪上。紅套的斷面厚度和凸肩尺寸，取14mm，肩取10mm。止漏環(huán)間隙取2mm。 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水輪機(jī)主軸是水輪機(jī)關(guān)鍵部件之一，用來(lái)傳遞水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩（功率），使發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，發(fā)出電能；同時(shí)承受軸向水推力及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的重量。它的毛胚通常采用鑄鋼340或20MnSi整鑄。本次設(shè)計(jì)材料采用20MnSi。大型水輪機(jī)的主軸都有中心孔，它可以消除軸心部分組織疏松等材質(zhì)缺陷，減輕主軸重量，提高主軸的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)混流式水輪機(jī)常常利用中心孔補(bǔ)氣。水輪機(jī)主軸采用兩端帶法蘭的結(jié)構(gòu)形式，上部與發(fā)電機(jī)軸連接，下部接水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。主軸尺寸，目前設(shè)計(jì)采用的有兩種標(biāo)準(zhǔn)系列，一種為厚壁軸，另一種是薄壁軸。當(dāng)主軸直徑超過(guò)600mm，采用薄壁軸標(biāo)準(zhǔn)，小于600mm的主軸采用厚壁軸標(biāo)準(zhǔn)。主軸的外徑尺寸可以根據(jù)機(jī)組的扭力矩初選，公式查參考文獻(xiàn)[1]P319公式121。（公斤厘米）式中N—主軸傳遞功率（千瓦）；n—主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）。為了保證機(jī)組在飛逸的工況等特殊情況下滿足主軸的強(qiáng)度與剛度要求，取N=（P為水輪機(jī)額定出力），因此（公斤厘米）主軸外徑的選擇，查文獻(xiàn)[1]P319圖1212，如圖63所示。圖63 扭力矩與主軸外徑關(guān)系參考文獻(xiàn)[1]圖中曲線1為厚壁軸，曲線2為薄壁軸。由此得出，主軸外徑可選950mm，主軸形式為薄壁軸。薄壁軸尺寸見(jiàn)圖6表61，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖65。圖64 薄壁軸尺寸參考文獻(xiàn)[1]表61 水輪機(jī)薄壁軸尺寸DDφDbDpD2D3dd39。dbd19001490128097014801050900900100102d2hh1ll1l2SS1am153195230506512950310302RR1R2R3fZCC1C212030325522016204圖65 主軸結(jié)構(gòu) 7 軸承、主軸密封及其它部件設(shè)計(jì) 軸承水輪機(jī)軸承的型式很多，目前比較常用的有水潤(rùn)滑的橡膠軸承；稀油潤(rùn)滑帶有轉(zhuǎn)動(dòng)油盆、斜油槽自循環(huán)的筒式軸承和稀油潤(rùn)滑油浸式分塊瓦軸承。由于分塊瓦軸承的受力均勻，有自調(diào)節(jié)能力，軸瓦安裝、維修和刮研都比較方便，故在本設(shè)計(jì)中采用此種形式。分塊瓦軸承采用稀有潤(rùn)滑，軸瓦下部浸入油中。主軸軸領(lǐng)旋轉(zhuǎn)，在油離心力作用下經(jīng)軸領(lǐng)下部徑向孔升入軸瓦，經(jīng)上部油箱返回，連續(xù)循環(huán)。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖61。圖71 軸承結(jié)構(gòu) 主軸密封主軸部分的密封裝置分兩種，一種是機(jī)組正常運(yùn)行中，橡膠軸承壓力水箱的密封，稀油軸承下部防止機(jī)組漏水的主軸密封；另一種是機(jī)組停機(jī)檢修軸承和軸承下部主軸密封時(shí)防止尾水往機(jī)坑內(nèi)泄漏的檢修密封。，因此安裝檢修密封。本設(shè)計(jì)主軸密封采用水壓式斷面密封；檢修密封采用圍帶式密封。結(jié)構(gòu)如圖62所示。圖72 主軸密封結(jié)構(gòu) 補(bǔ)氣裝置混流式水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行時(shí)，由于水流擾動(dòng)，不同程度上的存在壓力脈動(dòng)。一般在4070%額定出力時(shí)，尾水管內(nèi)出現(xiàn)渦帶。由于渦帶強(qiáng)烈擾動(dòng)，或其頻率與機(jī)組固有頻率重合而產(chǎn)生共振，將引起機(jī)組振動(dòng)或負(fù)荷擺動(dòng)。補(bǔ)氣裝置的作用就是在出現(xiàn)這種不穩(wěn)定工況時(shí)，補(bǔ)入空氣，借以吸振及降低漩渦強(qiáng)度，改善機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。補(bǔ)氣方式分為兩類，一類是自然補(bǔ)氣，另一類是強(qiáng)迫補(bǔ)氣。補(bǔ)氣的位置，常見(jiàn)的有三處，一是主軸中心孔補(bǔ)氣，二是尾水管補(bǔ)氣，三是頂蓋補(bǔ)氣。本設(shè)計(jì)中，采用尾水管短管補(bǔ)氣裝置，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖73。圖73 尾水管短管補(bǔ)氣裝置 其他部件設(shè)計(jì)當(dāng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)緊急事故關(guān)閉時(shí)，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)生較高真空，引起下游尾水反沖，產(chǎn)生很大的沖擊力或出現(xiàn)抬機(jī)現(xiàn)象。真空破壞閥就是在緊急關(guān)閉導(dǎo)葉時(shí)，補(bǔ)入空氣，破壞真空，減少上述有害的沖擊力或抬機(jī)現(xiàn)象，起到一定的保護(hù)作用。真空破壞閥作補(bǔ)氣閥，安裝在頂蓋內(nèi)。查文獻(xiàn)[1]P403表152，真空破壞閥的結(jié)構(gòu)如圖74，尺寸見(jiàn)表71。表71 真空破壞閥 （單位：毫米） dSΦ2ZMΦ3hdH1H2100251806M122051415160200圖74 真空破壞閥結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)[1] 結(jié)論、討論和建議水輪機(jī)對(duì)于電站而言，是重中之重。它配合發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能這一核心任務(wù)。因此，使水輪機(jī)最優(yōu)化，對(duì)提高電站的效率至關(guān)重要。它的性能優(yōu)劣,結(jié)構(gòu)完善與否,直接涉及到水電事業(yè)發(fā)展的程度。水輪機(jī)的選型是否合理，直接關(guān)系到水電站的動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)越南DongNai5電站水輪機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪、埋入部件、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和主軸等部件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用CAD工具進(jìn)行水輪機(jī)總裝配圖、導(dǎo)葉布置圖、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖和控制環(huán)零件圖的繪制。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)本專業(yè)所學(xué)的知識(shí)有了更深刻的理解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于要頻繁使用cad、word等軟件，這無(wú)疑增加了自己對(duì)于電腦輔助軟件的熟練程度。由于自己的水平有限，所設(shè)計(jì)的水輪機(jī)還是有著不足之處，但設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)個(gè)人能力的鍛煉是很明顯的。在今后的學(xué)習(xí)與工作中，我還要更加努力，全面提高自己。 致謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多人給予了我很大的幫助，在此我要對(duì)他們表示衷心的感謝。首先，我要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師—XXX老師。X老師每周都會(huì)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的不足和錯(cuò)誤之處提出改正的建議，使得我能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)自己在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了什么錯(cuò)誤，并能及時(shí)地改正。另外，由于X老師平時(shí)都很忙，因此XXX學(xué)長(zhǎng)也負(fù)責(zé)我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)。對(duì)此，我要感謝樊恒武學(xué)長(zhǎng)對(duì)自己的幫助。最后，我要感謝XXX、XXX、XXX等同學(xué)對(duì)自己的幫助和支持。由于本人的知識(shí)水平和時(shí)間有限，論文中的錯(cuò)誤和不足之處在所難免，懇請(qǐng)讀者指正。 參考文獻(xiàn)[1][M].機(jī)械工業(yè)出版社,1976.[2][M].中國(guó)水利水電出版社，2008.[3][M].中國(guó)水利水電出版社，2011.[4][J].能源工程，2003.[5]唐澍，[J] .水利水電技術(shù)，2009.[6]鄧穩(wěn)北，[J].水利電力科技，2012.[7][D].西安理工大學(xué),2008.[8][J].東方電機(jī),2009.[9]Brian in ducted water current turbines[ol]. ,2003.[10]EW theory and technological testability:Science,dynamometers,and water turbines in the 19th century[J].Technology and Culture,1983.[11]Vince Ginter ,Clayton and Application of a Water.
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