【正文】 寸 （單位： mm） 參數(shù) 符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 D0 Z0 Dc φ 6400 24 4400 42176。 白山水電站 的基本 資料 如下 ： 水輪機型號： HL200LJ550 額定轉(zhuǎn)速： 125 rpm 單機容量： 306 MW 吸出高度： m 設計水頭： 112 m 安裝高程： 286 m 設計流量： 307ｍ 179。其結構如 圖230 所示。白山水電站設計水頭為 112m，轉(zhuǎn)輪直徑為 ，若 采用 十字架補氣，會被水流沖走，故本設計中采用 尾水管短管補氣方式，其結構如 圖 229 所示。所以需要在這種情況下進行補氣，消除轉(zhuǎn)輪室內(nèi)真空。 表 220 小耳環(huán)處的尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 d2 h1 DC 110D 100 4400 h1d2D c 圖 28 控制環(huán) 小 耳環(huán) 補氣裝置 混流式水輪機運行時一般有兩種情況需要進行補氣： 一種是在 40～ 70%額定出力時， 尾 水管內(nèi) 會 出現(xiàn)渦帶，由于渦帶強烈擾動，或其頻 率與機組固有頻率重合，就會產(chǎn)生共振，將引起機組震動或負荷擺動，此時需要對尾水管內(nèi)進行補氣，消除或減小渦帶。 表 218 控制環(huán)尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 DC Z0 Dy 4400 24 4550 R S 18 35 D c Z 0D ySR 圖 226 控制環(huán) 控制環(huán)大耳環(huán)處結構尺寸如圖 227 和表 219所示。 壓力水排水 圖 224 主軸密封 圖 225 檢修密封 控制環(huán) 控制環(huán)是傳遞接力器作用力，并通過傳動機構轉(zhuǎn)動導葉的環(huán)形部件，在本次設計中采用 ZG30 鑄造。這種密封的結構形式有空氣圍帶式、機械操作或抬機密封等多種。這一種密封的結構形式很多，如盤根、墊料式密封，單層或雙層橡膠密封，徑向式端面碳精塊（尼龍塊）密封，水泵密封等等。其結構如圖 223 所示。干油潤滑軸承國內(nèi)運用不多。db d d2d1l 2l 圖 222 聯(lián)軸螺釘 23 水導軸承 水輪機導軸承型式很多，目前比較常用的有水潤滑的橡膠軸承、稀油潤滑帶有轉(zhuǎn)動油盤、斜油槽自循環(huán)的筒式軸承和稀油潤滑油浸式分塊瓦軸承。 表 217 聯(lián)軸螺釘（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 螺釘 l l0 l1 l2 l3 R C C1 M175 4 660 330 200 200 50 8 12 5 S db D h d d1 d2 d3 d4 240 175 255 120 170 164 164 16 20 R 1R1 45 176。主軸的尺寸如 表 216和圖 221 所示。主軸一端與發(fā)電機相連，另一端與轉(zhuǎn)輪相連。 其結構如圖 220所示 。本設計中，基礎環(huán)采用鋼板焊接形式，上法蘭與座環(huán)用螺釘把合， 下法蘭與尾水管進口椎管段的里襯用螺釘把合。由于受運輸條件的限制，本次設計中的底環(huán)分四瓣鑄造，底環(huán)結構 如 圖 218 所 示。 白山水電站中座環(huán) 采用 ZG30 鑄造。其結構 如 圖 217所示。 頂蓋與導葉配合面，鋪設抗磨板，材料采用 20mm 厚的 A3 鋼板 。頂蓋的材料采用 ZG30。 δδKH1D aD bRR 圖 216 座環(huán) 此外，還需對制造質(zhì)量提出如下要求： （ 1） 所有過流表面打磨光滑，相當于光潔度▽ 3； （ 2） 固定導葉進口端節(jié)距誤 差不超過 ； （ 3） 頂蓋與底環(huán)把合面平行度誤差不超過 ； （ 4） 分瓣結構的合縫面光潔度為▽ 5，合縫面間隙一般不超過 ，局部允許有 ～ 間隙（深度小于接合縫的 1/3，長度不超過接合縫總長的 1/5）。 查參考文獻 [1]第 105 頁表 615 金屬蝸殼座環(huán)尺寸系列可得白山水電站座環(huán)高度如 表 215和 圖 216 所示 。 根據(jù) 白山水電站轉(zhuǎn)輪型號 和 設計水頭 ， 本文設計中采用帶蝶形邊形式的座環(huán) ，與金屬蝸殼連接 。 座環(huán)的基本結構由上環(huán)、下環(huán)、和固定導葉組成。 表 213 中軸套尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 db d1 d2 d3 d4 270 270 300 310 h h1 h2 d5 δ′ 270 40 8 8 d 44d5h1hh2δ ˊd 1d 2d 3 圖 214 中軸套 下 軸套尺寸系列 如 表 214 和 圖 215 所示。 上軸套尺寸系列 如 表 212 和 圖 213 所示。 表 211 “ O”型密封圈 尺寸 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 db D d 270 230 10 Dd 圖 212 “ O”型密封圈 （ 6）導葉軸套 導葉軸套大多數(shù)都采用鑄錫青銅鑄造，加注黃油潤滑。 表 210 “ L” 型密封 尺寸 （ 單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 db d d1 d2 270 277 263 320 h δ 1 δ 2 22 dd 1δ1h δ 2R2R2d 2 圖 211 “ L” 型密封 導葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進入，發(fā)生軸頸磨損。b 圖 210 止推壓板 表 29 止推壓板尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 d1 d2 d3 d4 510 445 405 375 d h H b 26 33 78 （ 6）導葉軸頸密封及其軸套 導葉軸頸密封多數(shù)裝在導葉套筒的下端 。 其具體結構尺寸如圖 210 和 表29所示。止推壓板的材料選為 ZQA192。本次設計中采用的套筒的尺寸大小如 圖 29和表 28 所示。套筒結構與主軸材質(zhì)、密封結構和頂蓋的高度有關。 表 27 帶壓板的橡膠密封 （單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 a b c h h1 h2 58 40 15 18 27 9 H d1 R1 R2 R3 θ 22 13 12 4 3 70176。 白山水電站 設計水頭為 112m，水頭較高， 本文中 其立面采用帶壓板的橡膠密封。 表 25 導葉葉形的斷面尺寸（單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 參數(shù)符號 數(shù)值 D1 D0 Z0 a a1 b b1 c c1 d d1 e 5500 6400 24 112 103 e1 d0 r f Ymax L1 L2 L m1 m K 475 427 902 9 13 a b c d ee1d1c1b1a1m 1 m m m mLL 2 L 1d 0rf KK 圖 26 導葉翼型圖 （ 2）導葉的結構系列尺寸和軸頸選擇 按 白山水電站水輪機 轉(zhuǎn)輪直徑 D1=5500mm， 使用水頭 H1（指最高水頭）=126m，導葉的相對高度 b0/D1=， 導葉的軸頸 從 參考文獻 [1]中初選軸頸db，選得 db=270mm，再根據(jù) db=270mm 查得導葉結構的其它尺寸 如 圖 27 和表 26所示。白山水電站的水輪機型號為 HL200LJ550， 本設計中采用 非 對稱形的葉形。 （ 1）葉型 圓柱式導水機構的導葉葉形，通常有對稱形和非對稱形（正曲率）兩種標準葉形。 接力器直徑 Hc PDbHDd 10ma x1 /?? （ ） 式中： 1D —— 轉(zhuǎn)輪直徑 maxH —— 最高水頭 10/Db —— 導葉相對高度 HP —— 調(diào)速系統(tǒng)的額定油壓 λ —— 計算系數(shù) 從 參考文獻 [1]中的表查得 ?? ， PH=40kg/cm2， Hmax=126m， b0/D1= 1 2 6 0 . 20 . 1 5 5 . 5 0 . 6 5 5 ( )40cd ?? ? ? ? 米 根據(jù)接力器直徑系列取 )(700 mmdc ? ,由于其采用單導管型式 的直缸接力器，其主要特征尺寸如 圖 25和 表 24 所示。l 3l 4l 5l2l1 圖 23 上冠止 漏環(huán) 圖 24 下環(huán)止漏環(huán) （ 2） 泄水錐 泄水錐 采用 鋼板焊接， 與上冠連接方式為螺釘把合，選用 連 接 螺釘 M42， 11 連接 螺釘數(shù)目 32個 。39。39。 表 23 止漏環(huán)尺寸 （ 單位： mm） 參數(shù)符號 數(shù)值 計算參數(shù) 數(shù)值 l1 l2 l3 l4 l5 δ 175 150 8 8 20 l1＇ l2＇ l3＇ l4＇ l5＇ δ＇ 70 60 8 8 20 l 3l 5l 4l2l1δ 39。 （ 1） 止漏 裝置 止漏裝置的作用是減少機組的容積損失，白山水電站設計水頭 H=112m，水質(zhì)較清， 所以 本文設計中 選擇 迷宮式 止漏環(huán)，在轉(zhuǎn)輪上采用紅套固定。 查參考文獻 [1]第 229 頁表 105 HL200 型轉(zhuǎn)輪系列尺寸 ,可得白山水電站水輪機轉(zhuǎn)輪尺寸如圖 22 和表 22所示 。 上冠通常裝有減少漏水損失的止漏環(huán)，減少軸向水推力的減壓裝置，它的上法蘭面與主軸連接，下部接泄水錐。 所以白山水電站主軸外徑 1700D mm? ，主軸內(nèi)徑 1000d mm? ,材料為ZG20MnSi。 cm） （ ） 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） 根據(jù) 原始資料 ，白山水電站水輪機的參數(shù)如下： N=306MW= 105kW n=125r/min 所以， )( 65 厘米公斤 ?????? nNM 根據(jù) 參考文獻 [1]第 319頁圖 1212扭力 矩與主軸外徑的關系曲線查得1700D mm? 。 由于本機組屬于 具有全包角蝸殼的低 比轉(zhuǎn)速混 流式水輪機，所以導葉選擇 非 對稱型翼形，導葉數(shù)240 ?Z 。 7 2 水輪機總體結構設計 白山水電站 的轉(zhuǎn)輪型號為 HL200LJ550， 根據(jù)參考文獻 [1]第 224 頁混流式水輪機轉(zhuǎn)輪流道尺寸，可查得 HL200 型轉(zhuǎn)輪模型流道 尺寸，再根據(jù)白山水電站轉(zhuǎn)輪標稱直徑 1 5500D mm? 得到真機的流道尺寸 ，計算結果見表21和圖 21。/ｓ 設計具體內(nèi)容 （一） 根據(jù)給定水輪機型號和轉(zhuǎn)輪直徑等參數(shù)進行水輪機結構設計 1） 按給定水輪機型號和轉(zhuǎn)輪直徑參數(shù)，確定水輪 機的主要特征尺寸，對水輪機主要部件進行結構設計； 2） 確定水輪機主軸尺寸，并進行強度校核計算； 3） 根據(jù)機組的型式和電站的自然條件進行主軸密封和水導軸承設計； 4） 繪制水輪機總裝配圖； 5） 繪制水輪機主要部件的組裝圖和零件圖。白山水電站由“一廠、三站”組成，以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖等綜合效能。 白山電站一期工程于 1975 年動工興建， 1983 年 12 月 30 日第 一臺30 萬千瓦機組發(fā)電。 白山發(fā)電廠總裝機 170 萬千瓦，設計年平均發(fā)電量 億千瓦時。白山發(fā)電廠介于東北電 網(wǎng)南網(wǎng)、北網(wǎng)之間，地理位置適中，在東北電網(wǎng)中擔負調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用任務，目前是東北電網(wǎng)裝機容量最大的水電廠。 同時， 完成水輪機結構設計中對混流式水輪機的結構、特點和性能進行總結、歸納和綜述 ， 對不同種類的水輪機進行比較，了解不同水輪機結構的優(yōu)缺點，適用條件，應用到現(xiàn)實工程當中對現(xiàn)有設備進行創(chuàng)新、改良。 具體說來， 畢業(yè)設計可以 鞏固學習的內(nèi)容，促進各科知識之間相互貫通 ，同時可以 培養(yǎng)動手能力，創(chuàng)新能力，達到理論實踐相結合的目的。 ntensity checking 3 目 錄 摘 要 ......................................................... 1 ABSTRACT .....................................................