水轮机安装与维修水轮机的结构课件.ppt
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- 水轮机 安装 维修 结构 课件
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1、水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构 第一节 混流式水轮机转轮 第二节 轴流式水轮机转轮 第三节 反击式水轮机主轴和导轴承 第四节 反击式水轮机的引水部件 第五节 反击式水轮机尾水管 第六节 水轮机密封装置 第七节 水轮机的附属装置 第八节 水斗式水轮机 水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构第一节 混流式水轮机转轮 混流式水轮机是反击式水轮机的一种,由于它制造、安装方便,运行可靠,且有较高的效率和较低的空蚀系数,所以它的水头应用范围逐渐扩展,但它主要适用于中水头电站。混流式水轮机结构如下图所示 水轮机安装与维修水轮机安装与维修
2、第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮 转轮是各种形式水轮机将水能转变成机械能的核心部件。转轮各过流部分应满足水力设计的型线要求,有足够的强度和刚度。另外,制造转轮的材料应具备抗空蚀损坏、耐泥沙磨损的性能。混流式水轮机由于应用水头和流量的不同,其转轮的形状也各不相同。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构混流式转轮结构水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构混流式转轮结构 转轮上冠 转轮上冠
3、的作用第一是支承叶片,第二是与下环构成过流通道。转轮叶片 叶片的作用是直接将水能转换为机械能。叶片断面形状为翼形,叶片数目为1024片。转轮下环 下环的作用:增加转轮的强度和刚度;与上冠形成过流通道。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构混流式转轮结构 泄水锥 泄水锥的作用是引导由叶片出来的水流顺利地变成轴向,避免水流互相撞击和向上旋转所造成的水力损失,从而保证水轮机的效率。止漏装置 止漏装置的作用是用来减小转动部分与固定部分之间的漏水损失。止漏装置分为固定部分和转动部分,为防止水流向上和向下漏出,水轮机上一般装有上、下两道止漏环。上止漏环的固定部分装在顶盖上,
4、其转动部分装在上冠上,下止漏环的固定部分一般装在底环上,转动部分装在转轮的下环上。减压装置 减压装置的作用是减小转轮上的轴向水推力。其形状为环形减压板,分别装在顶盖下面和上冠的上方。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮的结构型式 由于混流式水轮机的转轮应用水头和尺寸大小不同,它们的构造型式、制作材料及加工方法均不相同。混流式转轮的结构型式主要是指上冠、叶片和下环三部分的构造型式。基本上分为整铸转轮、铸焊转轮、组合转轮三种。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构整铸转轮 整铸转轮是指上冠、叶片和下环整体铸造而成的转轮。如图 3
5、-4 所示就是整铸转轮,这种结构在中小型机组中广泛采用。低水头的中小型混流式转轮材料采用优质铸铁HT2040或球墨铸铁整铸;高水头的中小型转轮和低水头的大型转轮,则采用铸钢 ZG30整铸。整铸转轮当尺寸不大时,它的生产周期短,成本较低,且有足够的强度,所以广泛采用。缺点是容易产生铸造缺陷,铸造质量不易保证,尤其当转轮尺寸大时,需要铸造设备的能力也大。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构铸焊转轮 转轮的上冠、叶片和下环三部分单独铸造后,经过一定的生产工艺流程,焊接而成。铸焊结构转轮,由于铸件小,形状较简单,容易保证铸造质量,同时降低了对铸造能力的要求。但铸焊结构
6、转轮焊接工作量大,对焊接工艺要求高,要确保每条焊缝的质量,避免和消除焊接温度应力等。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构组合转轮 当转轮直径大于 5.5m时,因受铁路运输的限制,或因铸造能力不足,必须把转轮分半制作,运到现场再组合成整体。我国主要采用上冠螺栓连接、下环焊接结构,在上冠连接处有轴向和径向的定位销。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构轴向水推力和减压装置 轴向水推力一般由四部分组成:(1)在转轮内腔中,因水流作用而产生的轴向水压力(包括在叶片上的);(2)作用于上冠外表面上的轴向水压力;(3)作用于下环外表面的轴向
7、水压力;(4)作用在转轮上的浮力。这四部分力构成的轴向水推力,作用于推力轴承上,再传至基础。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构轴向水推力和减压装置 常用的减压装置结构型式有两种:图(a)为引水板和泄水孔的减压方式;图(b)为顶盖排水管和转轮泄水孔的减压方式。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构止漏装置结构 混流式水轮机在运行时,转轮上冠与顶盖之间、下环与基础环之间的缝隙常有高压水流到尾水管中去。为了减少漏水损失,常采用止漏环。目前广泛采用的止漏环结构型式有间隙式、迷宫式、梳齿式和阶梯式四种。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第
8、三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构止漏装置型式水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构止漏装置结构 止漏环的材料和固定方式 止漏环的材料一般电站用 ZG30 或 A3 钢板,泥沙较多的电站采用不锈钢。止漏环的固定方式有直接车制和红套固定两种。止漏环型式的选择 使用水头H200m 的混流式水轮机,常采用梳齿式止漏环,它的转动环和固定环的截面为梳齿状,两个环的截面形成交错配合。阶梯式止漏环也多用于水头H200m的水电站。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构止漏装置结构 止漏环的安装 止漏环单边间隙 一般可取转轮直径的 0.5/100
9、0,具体数值参照表 3-2。在安装时,应仔细测量止漏环的单边间隙,当转轮位于安装的最终高程,各止漏环间隙的允许偏差应符合表3-3 的要求。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构第二节 轴流式水轮机转轮 轴流式水轮机也是反击式水轮机的一种,由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的,故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机的转轮按照桨叶能否转动分为定桨式和转桨式两种。定桨式转轮结构简单,容易制造,适用于工况变化比较小的带基本负荷的电站。转桨式转轮的叶片可以转动,平均效率较混流式水轮机高,在负荷和水头变化时,效率变化不大。并且转桨式水轮机稳定性能好,有较高的出力。水轮机安装与维修
10、水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮体 轴流式水轮机的转轮体上装有全部叶片和操作机构,在安放叶片处转轮体的外形有圆柱形和球形两种。球形转轮体能减少漏水损失,有利于操作机构的布置。但空蚀性能比圆柱形转轮体差。圆柱形转轮体其形状简单,水力条件和空蚀性能比球形转轮体好,但效率低于球形转轮体。大中型转桨式水轮机的转轮体多数采用球形。小型水轮机转轮,定桨式水轮机转轮一般都采用圆柱形转轮体。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构叶片 根据工作水头的大小,轴流式水轮机叶片数目为38 片
11、。轴流式转轮叶片由叶片本体和枢轴两部分组成。对于尺寸小的水轮机,一般采用整体轴;但当水轮机尺寸大时,分开成叶片本体和枢轴两部分就比较有利。但是分开式的结构对转轮体的强度是有所削弱的,对于高水头的转轮可能就无法满足强度要求了。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构叶片枢轴结构 水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构叶片操作机构和接力器 叶片操作机构由接力器、活塞杆、曲柄连杆机构等零件组成,安装在转轮体内,用来变更叶片的转角,使其与导叶开度相适应,从而保证水轮机运行在效率较高的区 域。叶片操作机构的动作是由调速器进行自动控制的。根据接
12、力器布置方式的不同,叶片操作机构的型式很多,目前应用比较普遍的型式有带操作架传动的直连杆机构、带操作架的斜连杆机构和不带操作架的直连杆机构。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构叶片操作机构示意图 水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构带操作架直连杆机构 这种机构当叶片转角在中间位置时,转臂水平,连杆垂直。在叶片数为 46 片的中小型水轮机中采用较多。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构带操作架斜连杆机构 这种机构的特点是当叶片转角在中间位置时,转臂与连杆都有较大的倾斜角。此种机构多用于叶片数较多
13、的转轮中。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构不带操作架的直连杆机构 这种机构是在接力器活塞上安装套简和连杆直接操作转臂的,所以又称为套筒式叶片操作机构。这种机构多数采用在叶片数为 45 的大型机组上。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮接力器 转轮接力器的布置方式很多,通常把接力器布置在转轮体的叶片中心线上部,也有把接力器布置在叶片下部泄水锥的空腔内。如图 3-21 所示是目前采用比较普遍的结构,接力器布置在叶片中心线上部,活塞和活塞杆的连接有两种方式,如图 3-21的 I和。I为不带操作架的结构,为带操作架的结构。水轮
14、机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮接力器结构 水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构叶片密封装置 为了防止水流进入转轮体内部和防止转轮体内部的油向外渗漏,在叶片与转轮体的接触处必须安装密封装置。密封的型式很多,目前国内水轮机厂采用较普遍的“”型转轮叶片密封结构。通过试验和运行表明,它具有良好的密封性能、结构紧凑、制造和装拆方便。近年有的机组采用 V 型橡胶环双向密封,结构简单,安装方便,更换密封不需要拆卸叶片,优点较多。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构“”型转轮叶片密封水轮机安装与维修水轮
15、机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮叶片的操作油系统 由转轮叶片操作油管布置示意图。在导水机构的导水叶动作的同时,转轮叶片的协联机构凸轮装置1 动作,控制配压阀 3,使高压油经压力油管 4 进入受油器 2,再流经操作油管 5 至转轮接力器 6 的一腔,高压油推动活塞,接力器另一腔的油则顺着另一条油管返回主配压阀。压力油从调速器的配压阀经过受油器、操作油管最后到达转轮接力器。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构转轮叶片操作油管布置示意图水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构泄水锥 泄水锥的外形尺寸由模型试验给定。
16、中小型机组的泄水锥大多采用 ZG30 铸造。图 3-26 是泄水锥与转轮体的连结结构。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构回复机构 用来连接调速器与转轮接力器(或导水机构接力器)之间的传动机构被称为回复机构。通过回复机构将接力器的动作传给调速器,作为反馈信号,使调速器在调节后回复,在新的工况下稳定运行。转轮接力器回复机构通常采用软性回复,它的一端与操作油管上的回复节相连,另一端通过滚动轴承和滑轮等,与调速器的回复重锤相连。水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的结构水轮机的结构回复机构布置图 水轮机安装与维修水轮机安装与维修第三章第三章 水轮机的
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