【正文】 力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 檢修密封主軸的密封除了正常運(yùn)行中的工作密封外，還有另一種是機(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。在本次設(shè)計(jì)中采用的是空氣圍帶式密封，它適用于采用稀油軸承的結(jié)構(gòu)，檢修時(shí)所需的操作地位較小。采用的壓縮空氣壓力是 4～7 公斤，其所采用的圍帶的剖面尺寸見下圖。機(jī)組安裝時(shí)以它為基準(zhǔn)，所以，座環(huán)既是承重件，又是過流件，又是基準(zhǔn)件。根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑（1000mm）從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》104 頁表 614 選出座環(huán)基本尺寸，再根據(jù)實(shí)際情況稍作改動(dòng)，設(shè)計(jì)如下圖 32，表 26 所示： 表 32 水輪機(jī)座環(huán)尺寸參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm）Db 5440 H1=b0+1025 410Da 6572 H 1375k 85 ?1 105R 125 ?2 135(座環(huán)邊的延伸角度根據(jù)蝸殼的具體尺寸而定) 作為焊接件的座環(huán)，除了符合相應(yīng)的焊接規(guī)程保證其焊接質(zhì)量外，主要加工面的光潔度和公差也要達(dá)到精度要求，此外，對(duì)制造質(zhì)量還提出如下要求：1) 考慮到其強(qiáng)度要求，鋼板厚度選取為 100mm，固定頂蓋連接螺釘處，鋼板厚度為 130mm。5)合縫面局部允許有 ～ 毫米凹陷部分（深度小于接合縫的1/3，長(zhǎng)度不超過接合縫總長(zhǎng)的 1/5） ，但不允許有突起。其主要作用有：1）形成流道并承受相應(yīng)的流體壓力；2)固定和支撐活動(dòng)導(dǎo)葉及其連桿機(jī)構(gòu)；3)支撐水導(dǎo)軸承；4)支撐并組成機(jī)組的密封，包括主軸密封、檢修密封、上迷宮環(huán)等此次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，頂蓋采用 E284 焊接而成，鋼板厚度為 80mm,由于高水頭水泵水輪機(jī)導(dǎo)葉軸較長(zhǎng)，導(dǎo)致頂蓋高度也增高，因此頂蓋外緣法蘭設(shè)計(jì)為雙層形式。頂蓋結(jié)構(gòu)如圖 33： 圖 33 頂蓋結(jié)構(gòu) 底環(huán)底環(huán)是水輪機(jī)主要環(huán)形部件之一，位于導(dǎo)葉下方，安裝在座環(huán)的下環(huán)上，它用來安裝導(dǎo)葉下軸承及支持導(dǎo)葉的下軸頸。對(duì)底環(huán)的重點(diǎn)要求是，導(dǎo)葉的下軸承孔與頂蓋導(dǎo)葉套筒同心，剛度應(yīng)力達(dá)到要求。本設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)環(huán)采用鋼板焊接形式，與尾水管進(jìn)口錐管段螺栓把合連接。結(jié)構(gòu)如圖 35. 圖 35 基礎(chǔ)環(huán)2022 屆熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 蝸殼蝸殼是水輪機(jī)引水部件，安裝在座環(huán)與球閥之間，在機(jī)組作水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，蝸殼在座環(huán)圓周方向提供均勻的流速不變的壓力水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。做為常規(guī)水輪機(jī)來說，只要結(jié)構(gòu)條件和經(jīng)濟(jì)條件允許，希望截面越大越好。兩種工況下蝸殼的特性存在著一些相互矛盾的因素，要讓同一蝸殼實(shí)現(xiàn)兩種工況的最優(yōu)化，設(shè)計(jì)時(shí)必須兼顧兩方面的技術(shù)要求。福建仙游電廠為 400m 段高水頭水泵水輪機(jī),蝸殼采用金屬蝸殼，材料為 、座環(huán)、導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪的檢查，還設(shè)有相應(yīng)的管道和測(cè)孔。接力器直徑 HcPDbd10max1/??式中： ——轉(zhuǎn)輪直徑1D ——最高水頭max ——導(dǎo)葉相對(duì)高度10/b ——調(diào)速系統(tǒng)的額定油壓HP λ——計(jì)算系數(shù)從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的表查得 λ=， =40 公斤/ 厘米178。所以需要在這種情況下進(jìn)行補(bǔ)氣，消除轉(zhuǎn)輪室內(nèi)真空。2022 屆熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20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)時(shí)，封住水流，停止機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉軸線布置在圓柱面，這種導(dǎo)水機(jī)構(gòu)制造方便，保證水輪機(jī)有足夠的效率，因而應(yīng)用廣泛，故本次設(shè)計(jì)選用該形式的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。 Dy 3450Dc 3300 活動(dòng)導(dǎo)葉翼型圖212 負(fù)曲率導(dǎo)葉翼型：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21 圓柱式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉葉形，通常有對(duì)稱形和非對(duì)稱形（正曲率、負(fù)曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉形。由《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中141 頁表87查得正曲率導(dǎo)葉葉形的斷面參數(shù)，再將正曲率翼型沿中心線鏡像得到負(fù)曲率翼型，尺寸如圖212：表28 導(dǎo)葉翼型參數(shù)參數(shù)符號(hào) 數(shù)值(mm) 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值(mm)D1 3886 k D0 4425 r Z0 20 R1 a a1 b b1 c c1 d d1 e e1 m m1 d0 L ? 25176?！?76。而在中高水頭機(jī)組中，常是直接靠金屬接觸面研合封水，本次水泵水輪機(jī)的導(dǎo)葉密封，就通過提高導(dǎo)葉密封面的精度來進(jìn)行剛性密封，無其他附加密封設(shè)備。套筒結(jié)構(gòu)與主軸材質(zhì)、密封結(jié)構(gòu)和頂蓋的高度有關(guān)。本次設(shè)計(jì)中采用的套筒的尺寸大小如圖4表45：圖45 導(dǎo)葉套筒：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25表45 導(dǎo)葉套筒尺寸參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm）db 250 h1 40d1 660 h2 230d2 390 h3 16d3 250 h4 36d4 270 dn M24d5 280 dΦ 32dm 300 R 10H 1270 R1 5h 55 R2 215D 580 導(dǎo)葉止推裝置水頭較高的機(jī)組中應(yīng)考慮導(dǎo)葉在水壓作用下的上浮力，在導(dǎo)葉套筒上需要裝設(shè)止推裝置，以防止導(dǎo)葉向上抬起，碰撞頂蓋和連桿受力。具體止推裝置的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4表46：表46 止推壓板尺寸參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm）d1 480 d 26d2 415 H 78d3 375 h 33d4 345 b 322022 屆熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 導(dǎo)葉軸頸密封導(dǎo)葉中軸頸密封多數(shù)裝在導(dǎo)葉套筒的下端，目前不少機(jī)組中已改用“L”型密封， “L”型密封圈與導(dǎo)葉中軸頸之間靠水壓貼緊封水，因此軸套和套筒上開有排水孔，形成壓差。其尺寸大小如下表471，參數(shù)含義如圖471 ：表471 中軸頸“L”型密封參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm）db 250 R5 2D 2537 h 22d2 300 δ1 R2 2 δ2 圖471 導(dǎo)葉中軸頸“L”型密封圖 46 導(dǎo)葉止推壓板：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27導(dǎo)葉下軸頸的密封主要是防止泥沙進(jìn)入，發(fā)生軸頸磨損。聚甲醛和尼龍 1010 適合在水輪機(jī)導(dǎo)葉連桿等部位作自潤(rùn)滑的軸套材料。叉頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)葉臂、連接板、叉頭、插頭銷、連接螺桿、分半鍵、剪斷銷、軸套、端蓋和補(bǔ)償環(huán)等組成。12RhH圖53 叉頭 連接螺桿根據(jù)連接板d1=M72從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上168 頁的表832查出連接螺桿尺寸如下表54： (倒)ld1b245176。根據(jù)連接板D=70mm，從《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上170頁的表835查出剪斷銷結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖5表57：表 57 剪斷銷尺寸參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm） 參數(shù)符號(hào) 數(shù)值（mm）D 70 r d 30 h1 d2 69 h2 13d3 75 h 70d4 70 l 66b 5 L 153b1 4 23lD1r60176。根據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D1=4158mm,查《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 185 頁圖 834 及其表 852 到表 854,插值法得出控制環(huán)尺寸。而后有對(duì)其中的主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但對(duì)常規(guī)水輪機(jī)組結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的更深入，也學(xué)習(xí)掌握了水泵水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，彌補(bǔ)了課堂上所學(xué)知識(shí)的不足。致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。再次感謝我的大學(xué)和所有幫助過我并給我鼓勵(lì)的老師，同學(xué)和朋友，謝謝你們！參考文獻(xiàn) [1] [J].水利水電科技進(jìn)展 .1995 年 6 月第 15 卷第 3期.[2] 姜茜,[J].《東方電機(jī) 》.2022 年第 2 期第 42頁.[3] [J].水力發(fā)電 .1995 年第 8 期第 11 頁.[4] （第三版）.中國(guó)水利水電出版社[M].河海大學(xué) .[5] 哈爾濱大電機(jī)研究所， 《水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) M》 北京機(jī)械工業(yè)出版社 1976 年[6] 姜 茜,武 [J].《東方電機(jī)》.2022 年第 2 期第42 頁[7] [J].《東方電機(jī) 》.2022 年第 1 期第 9 頁.[8] 王泉龍,[R].哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司.[9] 張安林, A 廠水泵水輪機(jī)主軸密封國(guó)產(chǎn)化探索[J] .水電站機(jī)電技術(shù).2022 年 8 月第 30 卷第 4 期.[10] [J].水電站機(jī)電：福建仙游蓄能電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40技術(shù) 2022 年 10 月第 33 卷第 5 期.[11] 陳湘勻,[J].《水力發(fā)電》機(jī)電與金屬結(jié)構(gòu). 2022 年 4 月第 30 卷第 4 期[12] 蔡千華 (編譯). 三菱公司 700m 水頭段水泵水輪機(jī)的開發(fā)和驗(yàn)證[J] .《東方電機(jī)》.2022 年第 30 卷第 1 期第 105 頁.[13] [J].水力發(fā)電機(jī)電與金屬結(jié)構(gòu) 18