【正文】 212所示，作圖計(jì)算最大導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角對應(yīng)的開度值amax,在從0開度值到amax之間取3～5組開度值，作圖計(jì)算每個開度值對應(yīng)的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角，得到的導(dǎo)葉布置情況如表42：2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22圖42 導(dǎo)葉布置表42 導(dǎo)葉布置? 0 8 15 24 a0 0 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)、尺寸和軸頸選擇導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)葉套筒、軸套、密封等形式有關(guān)，常用的帶有套筒中軸頸采用“L”形密封,下軸頸采用”O(jiān)” 形密封的導(dǎo)葉結(jié)構(gòu),高水頭水泵水輪機(jī)導(dǎo)葉寬短，導(dǎo)葉軸細(xì)長，導(dǎo)葉軸頸可按轉(zhuǎn)輪直徑 D1，使用水頭H 1，導(dǎo)葉的相對高度b0/D1，從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中147 頁表811 初選軸頸db，選得db =250mm ，再根據(jù) db=250mm 從設(shè)計(jì)手冊中表89 查得導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)的其它尺寸如下表：：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23表43 導(dǎo)葉參數(shù)參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）db 250 hb 22da 230 hc 415dc 210 h1 35d1 280 h2 d2 240 h3 100d3 M56 R1 125d4 70 R2 105d5 228 H 1600b0 364 H’ 2206ha 22圖43 導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)尺寸2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 導(dǎo)葉的密封結(jié)構(gòu) 導(dǎo)葉關(guān)閉后，導(dǎo)葉體的立面應(yīng)很好密封，低水頭機(jī)組中，常在導(dǎo)葉頭尾搭接面用鴿尾槽內(nèi)嵌入圓橡皮條進(jìn)行密封。 L1 f L2 導(dǎo)葉開度的確定查閱電站相關(guān)資料，已知從導(dǎo)葉關(guān)閉位置到全開位置對應(yīng)的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角?為0176。由于負(fù)曲率導(dǎo)葉一般使用于高水頭低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)中，故本設(shè)計(jì)中采用負(fù)曲率葉形。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑 D1=4158mm 查閱《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》中 133 頁表 81，差值法得參數(shù)如下表 41： 表 41 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配尺寸參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）D1 4158 LH 555D0 4743 lp 261Z0 20 lc 450φ 42176。大中型導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，按其導(dǎo)葉軸線布置位置可以分為圓柱式、圓錐式、徑向式三種形式。針對這種情況采用頂蓋加真空破壞閥的方法。HP取 535m，b0/D1 =：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19 ????cd根據(jù)接力器直徑系列取 dc=700(mm) 真空破壞閥導(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(qiáng)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(jī)現(xiàn)象，影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時會將機(jī)組整個抬起，水流灌入廠房造成嚴(yán)重事故。 接力器本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所選轉(zhuǎn)輪直徑為 米，屬于大型機(jī)組，故本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用單導(dǎo)管直缸接力器，其將布置在水輪機(jī)機(jī)墩內(nèi)，操作油壓采用pH=25 公斤/ 厘米 178。從結(jié)構(gòu)尺寸看，水泵水機(jī)的蝸殼接近常規(guī)水泵的蝸殼，但水泵水輪機(jī)有活動導(dǎo)葉可以調(diào)節(jié)水流而保持高效運(yùn)行，這一點(diǎn)普通水泵是無法做到的。而常規(guī)泵則希望蝸殼斷面擴(kuò)散程度必須適當(dāng)。在機(jī)組作為水泵抽水時，蝸殼收集轉(zhuǎn)輪所泵出的水流并將水流的動能轉(zhuǎn)換成壓能輸入引水鋼管?；A(chǔ)環(huán)與轉(zhuǎn)輪下環(huán)間有一定間隙作為安裝中放置斜楔、調(diào)整轉(zhuǎn)輪水平用。結(jié)構(gòu)見圖 34 ：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17圖 34 底環(huán)結(jié)構(gòu)底 環(huán) 主 要 尺 寸 如 下 ：外 徑 4958mm內(nèi)徑 3896mm高度 1498mm材料 E284 基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)環(huán)是混流式水輪機(jī)座環(huán)與尾水管進(jìn)口椎管短段相連接的基礎(chǔ)部件，埋設(shè)于混泥土內(nèi)，轉(zhuǎn)輪的下環(huán)在其內(nèi)轉(zhuǎn)動。底環(huán)也是形成流道的組成部件之一，由于受到運(yùn)輸條件的限制，底環(huán)分兩瓣制造。頂蓋最大直徑處已達(dá) 5m,受運(yùn)輸條件限制，頂蓋采用兩瓣組合，為防止水流或泥沙的沖刷，在頂蓋的過流面鋪設(shè)抗磨板，并且頂蓋在制造時要求套筒孔與底環(huán)同心。 頂蓋2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16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，因此多數(shù)設(shè)計(jì)成箱型結(jié)構(gòu)，并考慮檢修而留有一定的空間位置。2）所有過流表面打磨光滑至表面光潔度為 ，其余表面為 ；3）固定導(dǎo)葉進(jìn)口端節(jié)距誤差不超過 ，頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 毫米/米；4）座環(huán)分兩瓣，分瓣結(jié)構(gòu)的合縫面光潔度為 ，合縫面間隙一般不超過 毫米。因此，在設(shè)計(jì)和制造時，必須保證它具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的水力性能。 座環(huán)圖 32 座環(huán)結(jié)構(gòu)圖 315 檢修密封尺寸：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15座環(huán)的作用，是承受整個機(jī)組及其上部混凝土的重量以及水泵水輪機(jī)的軸向水推力，以最小的水力損失將水流引入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。在機(jī)組停機(jī)檢修或主軸密封損壞時，打開檢修密封操作閥，將壓縮空氣充入空氣圍帶使其抱緊法蘭軸面從而防止水淹水車室，在機(jī)組正常運(yùn)行時或機(jī)組尚未完全停止時，不得投入檢修密封。這種密封的結(jié)構(gòu)形式有空氣圍帶式、機(jī)械操作式或抬機(jī)密封等多種。當(dāng)操作腔和密封腔的壓力達(dá)到平衡時,在不銹鋼移動環(huán)和旋轉(zhuǎn)抗磨環(huán)之間形成一層良好的潤滑水膜, 使不銹鋼移動環(huán)與旋轉(zhuǎn)抗磨環(huán)不發(fā)生干摩擦或過度摩擦,從而減少磨損量,并帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。在正常運(yùn)行時,將不銹鋼移動環(huán)壓貼在旋轉(zhuǎn)抗磨環(huán)上。為了適應(yīng)電站較大吸出高度和較大密封表面線速度的功能，密封形式采用非平衡水壓自調(diào)整軸向式分瓣機(jī)械型平面密封。目前水泵水輪機(jī)主軸密封常用的典型形式有 3 種，即平衡式流體靜壓徑向雙端面機(jī)械密封、非平衡水壓自調(diào)整軸向式分瓣機(jī)械型平面密封和彈簧復(fù)位式浮動型雙端面機(jī)械密封。在本機(jī)組上，擋油箱采用鋼板焊接，把合在軸承體上。擋油箱、溢流板、擋油管的作用是保證熱油都能經(jīng)過冷卻器后再經(jīng)回油管返回轉(zhuǎn)動油盆，以改善冷卻效果。這種冷卻方式目前采用較多，這種結(jié)構(gòu)中通常由冷卻器、擋油箱、溢流板、擋油管等組成。（3）軸承間隙：軸承總的平均間隙一般可參照下面的經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定： )( 米＝ PD??式中 DP——主軸直徑 （ 毫 米 ）＝＝ 37...?實(shí)踐表明，水輪機(jī)軸承間隙適當(dāng)放大對減少軸承磨損、降低軸承溫度有利，而對機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性無明顯影響。在體外冷卻的方式中，采用β＝50176?！?70176。（2）油槽升角β：模型試驗(yàn)的資料表明，油槽升角β 對上油量有一定的影響。結(jié)構(gòu)如下圖 313：其中相對應(yīng)的尺寸如下表:圖 313 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12表 313 水導(dǎo)軸承尺寸參數(shù)符號 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號 數(shù)值（mm）DP 1120 L 700Da 1750 H 900Db 1800 h 400Dd 1350 b 50（1）軸瓦高度L：統(tǒng)計(jì)資料表明，軸瓦高度與直徑的比值都在 ～1 的范圍內(nèi)，一些試驗(yàn)資料表明軸承的摩擦系數(shù)在上述范圍內(nèi)數(shù)值最小。另外，由于水泵水輪機(jī)雙向運(yùn)行，故其水導(dǎo)軸承油冷卻循環(huán)路徑作為水輪機(jī)工況和水泵工況是不同的。查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》345 頁，對不同軸承的使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，同時考慮各個軸承對水質(zhì)條件的要求，對所設(shè)計(jì)的水泵水輪機(jī)中，選用油外循環(huán)冷卻方式的筒式自潤滑水導(dǎo)軸承，主要由軸瓦、支座、旋轉(zhuǎn)油箱及箱蓋等組成。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(jī)組中雖有采用，但近期已被斜油槽自循環(huán)的筒式軸承所代替。按潤滑劑不同，水輪機(jī)導(dǎo)軸承型式很多，目前比較常用的有水潤滑的橡膠軸承。主軸直徑 1100mm，故采用薄壁軸標(biāo)準(zhǔn)，查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》第 312 頁的表 123 得軸的尺寸如圖 3表 31，主軸長度根據(jù)電站安裝要求決定。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主軸材料選用力學(xué)性能更加優(yōu)良的 A668CIE 鍛鋼整體中空結(jié)構(gòu)，主要由上、下法蘭及軸身三部分組成，上端與發(fā)電機(jī)端的中間軸用螺栓聯(lián)接，下端與轉(zhuǎn)輪上冠法蘭用螺釘聯(lián)接。2022 屆熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 主軸直徑計(jì)算主軸的外徑尺寸可以根據(jù)機(jī)組的扭力矩初選，扭力矩按以下公式計(jì)算： 厘 米 ）（ 公 斤 ??nNM9740式中 ： N——代表主軸傳遞的功率（千瓦）n——代表主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）由原始資料：N=300MW=30 萬 KW n=所以， )( 米公 斤 ????M根據(jù)《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》上 319 頁圖 1212 扭力矩與主軸外徑的關(guān)系曲線查得 D=1100（mm ） ，根據(jù)薄壁軸的標(biāo)準(zhǔn)外徑系列，取標(biāo)準(zhǔn)植D=1100（mm）當(dāng)主軸直徑600mm 時，選用薄壁軸，主軸內(nèi)孔直徑按《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊》320 頁上的公式 12—2 計(jì)算： 4max96102?nNDd??式中 ：D——主軸外徑（厘米）N——主軸傳遞的功率（千瓦）n——主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）τmax——最大許用應(yīng)力（公斤/厘米 2）初選主軸的材料為 ASTM A668 CLE，其中 τmax=700（公斤/厘米）所以根據(jù)主軸內(nèi)孔直徑公式計(jì)算得：= mm)( 3厘 米????Dd但為了保證主軸有足夠的剛強(qiáng)度，可將主軸內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取為：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8600mm 。泄水孔開向?yàn)轫標(biāo)鲀A斜 25176。常見的轉(zhuǎn)輪減壓結(jié)構(gòu)有兩種：一是減壓板和泄水孔方式，另有頂蓋排水管和泄水孔方式。本設(shè)計(jì)中由于水頭