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水輪機(jī)選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-06-29 19:41本頁面
  

【正文】 圖515頂蓋 底環(huán) 底環(huán)的功能主要是安裝導(dǎo)葉的下軸承和形成流道的過流表面,設(shè)計中主要考慮底環(huán)的剛強(qiáng)度。由軸面流道和轉(zhuǎn)輪上冠確定過流部分的頂蓋尺寸,同時頂蓋是套筒等其他零部件的固定裝置,設(shè)計中還需考慮有一定的空間位置,便于檢修。頂蓋采用Q235B鋼板和ZG20SiMn焊接整體箱形結(jié)構(gòu)。得到旋套各部分尺寸如圖514。材料選用40Mn。得到剪斷銷各部分尺寸如圖513。材料選用45鋼。由耳柄螺紋d查文獻(xiàn)【1】表846得耳柄各部分尺寸,如圖512所示。由導(dǎo)葉中軸頸查文獻(xiàn)【1】耳柄傳動機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉臂尺寸系列,得到導(dǎo)葉臂各部分尺寸如圖511所示。由接力器直徑dc查文獻(xiàn)【1】表842 耳柄傳動機(jī)構(gòu)尺寸系列,得到。接力器直徑dc選擇。通過調(diào)節(jié)連接兩個耳柄的旋套從而改變連桿的實際長度,可以調(diào)節(jié)立面間隙。導(dǎo)葉立面密封為金屬線接觸密封,導(dǎo)葉端面密封為嵌入在導(dǎo)葉瓣體端面內(nèi)的青銅塊加橡膠條密封。 圖510 套筒 導(dǎo)葉的密封裝置當(dāng)停機(jī)時導(dǎo)水機(jī)構(gòu)必須封水嚴(yán)密,否則不但會增加漏水量,而且會加劇加劇因間隙氣蝕引起的破壞。采用ZG310570鑄造。每個導(dǎo)葉設(shè)置兩塊型式1的止推壓板,其各部分尺寸如圖59所示。導(dǎo)葉上浮力 最高水頭下的水壓力 在CAD中通過查詢工具得到導(dǎo)葉體的截面積,()水的比重= 上浮力 導(dǎo)葉自重 有必要設(shè)置導(dǎo)葉止推裝置,材料為45鋼。 圖58 “L”型密封、“O”型密封 導(dǎo)葉的止推裝置 水頭較高的機(jī)組應(yīng)考慮導(dǎo)葉在水壓力作用下的上浮力。導(dǎo)葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進(jìn)入,以免軸頸磨損,本機(jī)采用“O”型圈橡膠密封結(jié)構(gòu)。查文獻(xiàn)【1】表817中軸頸“L”型密封,得到密封圈各部分尺寸如圖58?!癓”型密封圈與導(dǎo)葉中軸頸之間靠水壓貼緊而封水,實踐證明,“L”型密封結(jié)構(gòu)簡單,封水性能好。為了防止壓力水從導(dǎo)葉中軸頸處泄漏,在導(dǎo)葉軸頸處有密封裝置。 圖55 上軸套 圖56 中軸套 圖57 下軸套三種軸承均選擇大連三環(huán)公司的具有自潤滑性能的雙金屬鑲嵌自潤滑軸承FZB056。(2)下軸套。(2)中軸套。 導(dǎo)葉裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)葉軸承及潤滑(1)上軸套。經(jīng)檢查,導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律符合要求,β、γ的值在范圍之內(nèi),剪斷銷剪斷后連桿和轉(zhuǎn)臂不會相碰,導(dǎo)葉與固定導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪不會相碰。、γ的范圍.,尤其在剪斷銷破斷后,連桿或轉(zhuǎn)臂是否相碰。(5)測量各開度下的β、γ和接力器行程S,畫出接力器行程、隨變化的關(guān)系曲線、和,如圖54所示。(3)將小耳環(huán)全關(guān)位置和最大可能開度位置的中間位置作為小耳環(huán)的中間位置并測出兩個極限位置對應(yīng)的接力器最大行程。 繪制導(dǎo)葉布置圖及相關(guān)曲線 (1)選擇三個相連的導(dǎo)葉,以其中兩個相連導(dǎo)葉的角平分線作為X軸,將X軸與大耳環(huán)分布圓交點作為大耳環(huán)的中間位置。以該單位轉(zhuǎn)速作一條水平線與出力限制線交點處的開度即為模型轉(zhuǎn)輪的最大開度=32。查文獻(xiàn)【1】表852,采用插值算法,得到大耳環(huán)分布圓直徑為Dy=2010mm。根據(jù)上述數(shù)據(jù),初繪導(dǎo)葉布置圖,調(diào)整Lh、Lc、小耳環(huán)分布圓直徑Dc,使得導(dǎo)葉處于全關(guān)位置時,連桿與小耳環(huán)分布圓切線的夾角=~; 連桿與轉(zhuǎn)臂的夾角~。Z0=24,D0=2850mm,暫取,Dc=1860mm,導(dǎo)葉臂長度Lh=310mm,連桿長度Lc=330mm。 圖52 標(biāo)準(zhǔn)正曲度葉型幾何尺寸 (D1=1m,Z=24)將上述尺寸放大λ=,得到導(dǎo)葉最終幾何尺寸如圖53。;立面密封:接觸面的位置端面密封:密封條分布圓位置,繪制固定導(dǎo)葉翼型,并核定其分布圓直徑。尤其在剪斷銷破斷后,連桿或轉(zhuǎn)臂是否相碰。以特征尺寸db查設(shè)計手冊對套筒、軸套和傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)db選擇導(dǎo)葉各部分尺寸。根據(jù)水頭范圍選擇正曲度葉型。對導(dǎo)水機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求如下:(1) 導(dǎo)葉最大開口必須保證水輪機(jī)總的過水能力,且裕量不小于5%;(2) 在關(guān)閉的狀態(tài)下各導(dǎo)葉間以及導(dǎo)葉與頂蓋和底環(huán)間的間隙必須很小,以保證漏水最少;(3) 在調(diào)節(jié)過程中若導(dǎo)葉間落入固體物時,必須防止損壞導(dǎo)水機(jī)構(gòu)零件;(4) 在導(dǎo)葉失去控制時,導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能防止導(dǎo)葉繞其自身軸線轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn);(5) 導(dǎo)葉軸頸,銷軸和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)各摩擦面必須保持良好的潤滑;(6)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)零件的結(jié)構(gòu)及其制造公差必須保證能正確地裝配,調(diào)整及拆修該機(jī)構(gòu);(7)由接力器到導(dǎo)葉的傳動系統(tǒng)必須使作用于導(dǎo)葉的水力矩和接力器產(chǎn)生的驅(qū)動力矩見具有最優(yōu)比例關(guān)系;(8)設(shè)計承受水流沖擊的零件時,其強(qiáng)度必須特別加以注意?;炝魇剿啓C(jī)適合采用圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu),這種導(dǎo)水機(jī)構(gòu)制造方便,能保證水輪機(jī)有足夠高的效率。 5. 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的作用,主要是形成和改變進(jìn)入轉(zhuǎn)輪水流的環(huán)量,保證水輪機(jī)具有良好的水力特性,調(diào)節(jié)流量,以改變機(jī)組出力,正常與事故停機(jī),封住水流,停止機(jī)組轉(zhuǎn)動。外壁設(shè)有若干環(huán)筋,澆灌在混泥土內(nèi)。直錐段有鋼板里襯,彎肘段和擴(kuò)散段均為混泥土。尾水管的型式基本上可以分為兩類,直錐段單邊擴(kuò)散角為8度,厚度為11mm,采用鋼板Q235B。(3)回收部分轉(zhuǎn)輪動能?;A(chǔ)環(huán)各部分尺寸如圖45所示: 45 基礎(chǔ)環(huán) 尾水管 尾水管是水輪機(jī)過流通道的一部分,具有以下作用:(1)將轉(zhuǎn)輪出口水流引向下游。材料采用Q235鋼板焊接。 基礎(chǔ)環(huán) 基礎(chǔ)環(huán)是混流式水輪機(jī)中座環(huán)與尾水管進(jìn)口錐管段相連接的基礎(chǔ)部件,埋設(shè)于混泥土中,轉(zhuǎn)輪的下環(huán)在其內(nèi)轉(zhuǎn)動,其下法蘭面是裝拆水輪機(jī)時轉(zhuǎn)輪的落放基礎(chǔ)。查圖514金屬蝸殼的流速系數(shù)與水頭關(guān)系,得K=,蝸殼包角。由于山美電站水頭大于40m,故選用鋼板焊接金屬蝸殼,蝸殼厚度為15mm其材料為B610CF鋼板。座環(huán)各部分尺寸如圖44: 圖44 座環(huán) 蝸殼 蝸殼可以將管道中的水流均勻地分配到轉(zhuǎn)輪前導(dǎo)水葉的四周,使水流對稱地流入導(dǎo)水機(jī)構(gòu),然后再流入轉(zhuǎn)輪,保證運(yùn)行平穩(wěn)。 (1)Db的計算 x=55 Db=3250+55=3305mm,圓整后取Db=3300mm。上下環(huán)外圓焊有圓形導(dǎo)流板,改善座環(huán)進(jìn)口繞流條件。本次設(shè)計采用無蝶形邊箱型結(jié)構(gòu)的座環(huán),與金屬蝸殼相連。由于山美水電站水頭大于40m,故采用與金屬蝸殼連接的座環(huán)。 4. 埋入部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 查文獻(xiàn)【1】圖101混流式轉(zhuǎn)輪流道圖,查得HL220流道尺寸如下: 圖41 HL220轉(zhuǎn)輪流道圖 按比例放大,得到真機(jī)的軸面流道圖,如下: 圖42 真機(jī)轉(zhuǎn)輪流道圖 座環(huán)與蝸殼座環(huán)是反擊式水輪機(jī)的基礎(chǔ)部件,除了承受水壓力的作用外,還承受整個機(jī)組和機(jī)組段混泥土的重量,因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度。差壓空氣閥在正常工況處于常閉狀態(tài),當(dāng)補(bǔ)氣閥下腔的真空低于某一值時,依靠壓力自動開啟。 補(bǔ)氣裝置為保證機(jī)組在部分負(fù)荷工況下的穩(wěn)定運(yùn)行,發(fā)電機(jī)上端設(shè)置了中心孔補(bǔ)氣裝置。實際裝配時需將密封裝置調(diào)試到最佳工作條件。軸承設(shè)有熱電阻測溫計,軸承冷卻水為雙向進(jìn)水式??傃b配圖中所示油面為停機(jī)時的高度。軸瓦采用巴氏合金,分兩瓣,內(nèi)徑為360mm,高度340mm。為了防止螺紋受泥沙磨損,在法蘭處設(shè)置法蘭護(hù)罩。軸身外徑350mm,內(nèi)徑250mm。上冠上開有12個φ70減壓孔。轉(zhuǎn)輪焊接成整體加工后需做靜平衡實驗。 轉(zhuǎn)動部分 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪采用鑄焊結(jié)構(gòu),上冠、下環(huán)均為VOD超低碳精煉的具有良好的抗空蝕和抗磨損性能不銹鋼ZG0Cr16Ni5Mo。為了防止剪斷銷和連桿銷因上移而導(dǎo)致受力情況變化,在剪斷銷和連桿銷上方設(shè)置了壓板。與叉頭式相比,耳柄式工藝性好,結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,結(jié)構(gòu)所空間小,但受力不如叉頭式。在控制環(huán)中部設(shè)置控制環(huán)的支撐裝置,采用具有自潤滑性能的抗磨板,用螺釘把合在控制環(huán)上,并且設(shè)置壓板,以防止導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)應(yīng)受力不均而引起控制環(huán)上抬。上環(huán)板設(shè)有兩個大耳孔與接力器推拉桿相連,下環(huán)板設(shè)24個小耳孔與導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)中耳柄相連。導(dǎo)葉立面密封為金屬線接觸密封,導(dǎo)葉端面密封為嵌入在導(dǎo)葉瓣體端面內(nèi)的青銅塊加橡膠條密封。與導(dǎo)葉三支點相對應(yīng)的上、中、下軸承采用大連三環(huán)的自潤滑軸承,分別安裝在套筒和底環(huán)內(nèi)。 導(dǎo)葉 導(dǎo)葉為整鑄不銹鋼結(jié)構(gòu),材料為ZG06Cr16Ni5Mo,有較好的抗空蝕、抗磨損性能。底環(huán)與轉(zhuǎn)輪下環(huán)構(gòu)成水輪機(jī)的下止漏裝置。頂蓋與轉(zhuǎn)輪上冠構(gòu)成水輪機(jī)的縫隙式止漏裝置。頂蓋采用Q235B鋼板和ZG20SiMn焊接整體結(jié)構(gòu),滿足剛度和抗磨要求?;永镆r在工地調(diào)整組圓后裝焊在座環(huán)上。為方便檢修,直錐段設(shè)φ800進(jìn)人門。尾水管的形狀對水輪機(jī)性能具有較大的影響。材料采用Q235鋼板焊接。它和座環(huán)以及尾水管進(jìn)口直錐段相連。蝸殼厚度為15mm,其材料為B610CF鋼板,為滿足工地安裝調(diào)整需要,蝸殼上設(shè)有兩個湊合結(jié)。 蝸殼是水輪機(jī)重要的引水部件,蝸殼按不考慮與混泥土聯(lián)合受力的條件下,遵循等速度距Vur=K的規(guī)律設(shè)計。本電站座環(huán)采用整體型,鑄焊結(jié)構(gòu),采用無蝶形邊的平行式焊接結(jié)構(gòu),分為上環(huán)、下環(huán)、固定導(dǎo)葉三部分,不分瓣,上下環(huán)外圓焊有圓形導(dǎo)流環(huán),改善進(jìn)口的繞流情況。水輪機(jī)剖面圖如圖21所
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