本科毕业设计-热能与动力工程-设计说明书.doc

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1、抽出时间去学习，凡事从小做起，不怕单调和重复，长期的积累坚持，想不成功，也难。毕业设计（论文）题 目轴流式水轮机结构设计 及导叶应力分析 专 业 热能与动力工程 班 级 动094 班 学 生 指导教师 教 授 2013 年摘 要 本次设计主要是通过查阅相关设计手册对型号为ZZ600-LH-300的水轮机进行结构设计和对导叶进行应力应变分析并且对带裂纹的导叶进行了应力应变分析首先对水轮机总体结构作出设计其次完成了导水机构装配情况的设计及其传动系统设计另外结合电站的具体情况以及我国制造业发展现状还对水轮机部分零部件例如主轴导叶控制环导叶臂等零件作了设计通过使用CAD绘图本次设计过程更加便捷设计成果

2、更加精确 本次设计的应力应变分析是通过ANSYS平台软件进行的其中包括用NX.UG软件建模用ANSYS ICEM CFD软件对导叶流场进行网格划分用CFX软件进行流场数值计算用ANSYS软件进行模态分析和静力分析关键字：水轮机结构设计数值分析模态分析应力分析ABSTRACTAccording to consulting the design book and referring the built up stationthe present paper is to design the structure of Kaplan turbine ZZ600-LH-300 and make anal

3、ysis of stress and strain firstly make the design of the architectural structurethe guide vanes machanism assembly and the system of the way to drive the guide vanes.Besidesconsidering the situation of the power station and now the development of the manufactory at homewe have designed some of the p

4、arts in details such as the principal axisthe guide vanesthe discharged ringthe arms of the guide vanes.Using the CADthe process of design is more convenient and the result is more accurate. This design made analysis of stress and strain on the guide vane of the models through the ANSYS platform sof

5、tware including using NX.UG software modeling meshing the flow field of the guide vane through ANSYS ICEM CFD software CFX software is used to numerical calculation modal analysis and static analysis is done through ANSYS software. KEY WORDS: hydroturbine architectural design numerical analysis moda

6、l analysis stress analysis目 录1 前言11.1 概述112 设计内容21.3 原始资料22水轮机总体结构设计32.1绘制轴面流道图32.2 座环设计52.3活动导叶及导水机构装置零件72.3.1 活动导叶翼型72.3.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择82.3.3 导叶的密封结构92.3.4 导叶轴颈密封102.3.5 导叶套筒122.3.6 导叶轴套132.3.7 导叶臂152.3.8 导水机构装配尺寸172.3.9 导叶传动机构182.3.10 连接板192.3.11 套筒202.3.12叉头销202.3.13 叉头222.3.14 连接螺杆232.3.15 剪断销

7、242.3.16分半键252.3.17端盖262.4 控制环272.5 主轴及其附属部分282.5.1 主轴直径计算282.5.2主轴结构设计292.5.3 水导轴承302.5.4主轴密封332.6 操作油管332.7 转轮部分342.7.1 叶片342.7.2 转轮体352.7.3 叶片操作机构与接力器362.7.4 泄油阀372.7.5 叶片密封装置372.8 底环382.9 顶盖和支持盖392.10 真空破坏阀392.11 导水机构传动系统总设计402.11.1 确定导叶开度403 应力分析433.1 导叶模型建立433.2 导叶周边流道模型建立433.2.1 单周期流道网格划分443.

8、3 CFX数值计算453.3.1 边界条件451.定常流动计算边界条件452.进口边界条件463.出口边界条件464.固壁面边界条件463.4定常流动计算结果分析463.5 导叶的模态分析与静力分析483.5.1 约束施加483.5.2荷载施加493.5.3模态分析493.5.4 静力分析513.6 带裂纹缺陷的导叶的导叶分析523.6.1 带裂纹导叶的模型523.6.2 带裂纹导叶有限元网格划分523.6.3 模态分析结果533.6.4 静力分析结果543.6.5 结论554 总结56 致谢57 参考文献581 前 言1.1 概述 能源作为经济发展的物质基础在我国社会主义现代化建设中起着决定

9、性作用为保证国民经济的可持续发展能持续供应的能源就必须得到保证随着我国经济的快速发展能源需求逐年上升这样以煤炭为主的能源结构不仅在很大程度上限制了经济的快速发展同时也引发了能源安全以及环境污染等重大问题基于以上问题的考虑水能作为安全、可靠、清洁的可持续能源越来越受到人们的重视我国拥有世界上最为丰富的水能资源但水能的开发率较低为了满足人民日渐增长的电力需求和化石能源的有限性之间的矛盾积极开发水电已经成为我国的当务之急 近年来水轮发电机组的容量、尺寸及转速不断提高水轮机尺寸越来越大而叶片厚度越来越小其固有频率大大降低水轮机各过流部件在运行过程中受到各种不平衡力的作用工作环境非常复杂各种水力不平衡力

10、和激振源的相互藕合使过流部件产生振动近年来投产的容易引起由于导叶与转轮动静干扰或叶道涡等影响产生的水压脉动共振成为叶片产生裂纹的主要根源 水轮机过流部件的刚强度、振动特性与疲劳破坏是设计、运行部门等所关注的问题随着有限元方法的日益成熟在水轮机过流部件的刚强度分析中的应用逐渐普及对于叶片的振动问题是涉及到固体力学、振动力学、水力学、计算流体力学、材料力学等多学科的综合性课题其包含的知识内容极为广泛 因此在工程实际中对转轮叶片的刚强度分析显得越来越重要尤其对于分析水轮机叶片裂纹的事故并防止其发生具有重要作用目前工程中在轴流式转轮的刚强度分析中大多利用现代的计算机技术采用ANSYS有限元分析计算方法

11、对该水轮机叶片在最大水头下的强度进行分析计算1.2 设计内容 一、绘制水轮机转轮 1.按给定水轮机型号和转轮直径等参数确定水轮机转轮流道的 主要特征尺寸绘制转轮流道图 2.应用CAD软件绘制导叶单线图导叶布置图 3.导叶最优开度下实体造型 4.划分网格并计算进行流场分析； 二、应力应变分析 1.正常导叶和带裂纹导叶有限元网格划分 2.正常导叶和带裂纹导叶固有频率分析 3.正常导叶和带裂纹导叶静力分析 三、外文翻译 1.3 原始资料本次毕业设计基本参数如下：水轮机型号ZZ600-LH-300出力（kw）2500设计水头（m）6.2额定转速（r/min）125最大水头（m）7.8设计流量（m3/s

12、）51.5最小水头（m）42 水轮机总体结构设计2.1绘制轴面流道图 查阅水轮机设计手册得型号为ZZ600-LH-300的水轮机模型流道尺寸和转轮室尺寸分别如图2-1图2-2所示根据比例换算所得真机的流道尺寸和转轮室尺寸如表2-1表2-2所示：图2-1 ZZ600流道尺寸表2-1 流道尺寸参数符号真机数值（mm）参数符号真机数（mm）D13000R22832Z14d2876D03765d3876Z020d4832.5b01464h1717dB999h2276R1708h3324 轴流式水轮机转轮室是水轮机过流通道的一部分转轮室的外形和选用的转轮型号有关本水电站转轮型号为ZZ600其转轮室结构如

13、下图所示图2-2 ZZ600转轮室尺寸表2-2 ZZ600转轮室尺寸参数符号模型数值mm真机数值mmR150150R2100300R35001500R43851155R（球）5001500h1209627h2154462H555165h481243D29731919D3981294388 在电站运行时由于水流的压力脉动在转轮室上作用有很大的周期性载荷为加强转轮室的刚度并改善转轮室与混凝土的结合在转轮室四周有环向和竖向的加强筋并用千斤顶和拉紧杆将转轮室牢牢固定在二期混凝土中2.2 座环设计 座环是反击式水轮机的基础部件之一除了承受水压力作用外还承受整个机组和机组段混凝土重量因此要有足够的强度和刚

14、度其基本结构是由上环、下环和固定导叶组成 由于本水电站水头较低小于40m故而选择与混凝土蜗壳连接的座环考虑到电站的基本资料现对制造质量提出如下要求： 1)此座环所选材料为 ZG30采用铸造结构； 2)考虑到其强度要求钢板厚度选取为75mm； 2)所有过流表面打磨光滑至表面粗糙度为3.2； 3)固定导叶进口端节距误差不超过0.0015Da； 4)顶盖与底环把合面平行度误差不超过0.025 毫米/米； 5)分瓣结构的合缝面粗糙度为6.3合缝面间隙一般不超过0.05 毫米局部允许有0.150.3 毫米凹陷部分（深度小于接合缝的1/3长度不超过接合缝总长的1/5）但不允许有突起 座环的尺寸和转轮型号、

15、直径有关其固定导叶的形状又取决于水力和强度计算所以座环尺寸变化的因素较多不可能完全统一参考水轮机设计手册104 页表6-14 选出座环基本尺寸再根据电站实际情况稍作改动设计如下图2-3表2-3所示：表2.3 水轮机座环尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）Db5150H1=b0+10-251475Da4500R200k75其中参数符号对应 图2-3 水轮机座环（根据蜗壳而定）图2-3 水轮机座环2.3活动导叶及导水机构装置零件2.3.1 活动导叶翼型 水轮机导水机构的作用主要是形成和改变进入转轮水流的环量保证水轮机具有良好的水力特性调节流量以改变机组出力正常与事故停机时封住水流停止机组转

16、动 圆柱式导水机构的导叶叶形通常有对称形和非对称形（正曲率）两种标准叶形由于对称形导叶一般用于具有不完全包角的高比转速轴流式水轮机中故本设计中采用对称形的叶形参考水轮机设计手册中137 页表8-5再根据本水轮机的具体情况得对称形导叶叶形的断面参数如下表： 表2-4 导叶翼型参数参数符号数值(mm)参数符号数值(mm)D13000k5.8D03765r44.4Z020L665a56.7L1322.5b69.1L2342.5c71.8d0138.7d69.1m57.1e62.5其符号所代表的意义见图 2-4: 图2-4 导叶翼型图2.3.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择 导叶轴颈可按转轮直径 D1使

17、用水头H1（指最高水头）导叶的相对高度b0/D1从水轮机设计手册中146 页表8-10 初选轴颈db选得db =115mm再根据db=115mm 从设计手册中表8-9 查得导叶结构的其它尺寸如下表： 表2-5 导叶尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115hA95da95hB140d1125hc200dc105h120d2110h2110dm30h345d3M24h412d432h56d5109H 参考617其中参数符号所代表下图2-5中符号图2-5 导叶结构尺寸导叶的材料为ZG20MnSi整铸为保证导叶转动灵活导叶上、中、下三个轴颈要同心径向摆度不大于中轴颈公差的一半导叶体端面与

18、不垂直度允许误差不超过0.15/1000导叶过流表面型线要正确制造中应用样板检查2.3.3 导叶的密封结构导叶关闭后导叶体的立面应该有很好的密封由于本机组属于低水头的机组因此采用圆橡皮条直接镶入鸽尾槽内封水这种结构制造简单但只适用于40 米水头以下的机组因为水头太高会把圆橡皮条冲掉从水轮机设计手册上148 页表8-12 查得圆橡皮条和鸽尾槽的尺寸如下表：（由于导叶体较高可在中间加焊数段钢筋使橡皮条分段固定）表2-6 圆橡皮条和鸽尾槽的尺寸参数符号数值（mm）a9b9.5c2其中参数符号对应下图2-6中符号：图2-6 导叶密封2.3.4 导叶轴颈密封 导叶中轴颈密封多数装在导叶套筒的下端目前不少

19、机组中已改用L型密封实践证明封水性能很好结构简单L型密封圈与导叶中轴颈之间靠水压贴紧封水因此轴套和套筒上开有排水孔形成压差密封圈与顶盖配合端面则靠压紧封水所以套筒与顶盖端面配合尺寸应保证橡胶有一定的压缩量密封圈的材料采用中硬耐油橡胶模压成型其尺寸大小如下表2-7： 表2-7 中轴颈密封参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115h18d12014d111024d2155R20.5R51.5其中参数符号意义对应图2-7： 图2-7 中轴颈密封 导叶下轴颈的密封主要是防止泥沙进入发生轴颈磨损下轴颈密封一般采用O型橡皮圈密封结构其尺寸大小如下表2-8：表2-8 下轴颈密封参数符号数值（mm）d

20、b115D95d7.5其中参数符号意义对应图2-8：图2-8 下轴颈O型密封 导叶中轴颈处虽有密封装置但因导叶是转动的不可避免会有少量漏水其排除方法主要是通过自流排水或水泵排水将漏水排出对于轴流式水轮机导水机构套筒处得漏水由排水管集中到顶盖下部的轴承支架内连同主轴密封处的漏水由水泵抽水至电站集水井2.3.5 导叶套筒 导叶套筒是固定活动导叶上中轴套的部件采用HT21-40铸铁铸造套筒结构与主轴材质、密封结构和顶盖的高度有关分段套筒虽有质量小便于加工容易调整装配等优点但由于受到机组尺寸的限制本次设计仍选择传统的整体圆筒形结构套筒的尺寸大小如下表2-9：表2-9 导叶套筒参数符号数值（mm）参数符

21、号数值（mm）db115d726d1320d86d2195h210d3120h135d4130h2115d5135h353d6280Z6H 参考430其中参数符号对应下图2-9中符号： 图2-9 导叶套筒为满足于导叶臂的装配要求最终取H=430mm2.3.6 导叶轴套 导叶轴套目前已广泛采用具有自润滑功能的工程塑料代替这样不仅简化了结构而且节省了大量的有色金属降低成本该设计中导叶套筒采用尼龙1010其吸水性小尺寸较为稳定通过离心熔铸成型适合在水轮机导叶、连杆等部位应用a） 上轴套尺寸系列如表2-10 所示：表2-10 上轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dc105h37d1105

22、h16d2120h212d3119.61d4150表中参数符号意义见图2-10： 图2-10 上轴套b） 中轴套尺寸系列如表2-11 所示：表2-11 中轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115h115d1115h125d2130h26d3129.6d56d41350.8表中参数符号意义见图2-11：图2-11 中轴套c） 下轴套尺寸系列如表2-12 所示：表2-12 下轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）da95h90d195h16d21100.8d3109.6表中参数符号意义见图2-12：图2-12 下轴套2.3.7 导叶臂 根据叉头传动机构装配尺寸从水轮机设

23、计手册上165 页的表8-23查出导叶臂及其销孔尺寸如下表2-132-14：表2-13 导叶臂参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115H154Dc105DL181D1144de42D2148K8d2120R120dm35Df11d3M16T0.2d422其中参数符号意义对应图2-13(左) :表2-14导叶臂销孔尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dcn40DC11R65h40B140h155其中参数符号意义对应图2-13 ：图2-13 导叶臂2.3.8 导水机构装配尺寸 导水机构大部分零件应做到标准化、系列化在水轮机设计手册上132页查表8-1可得出按转轮系列尺寸编制的导水

24、机构装配系列下表2-15是本水电站对应的导水机构装配尺寸：表2-15 导水机构装配尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值(mm)D13000Dc2400Z020LH500D03765lp25030lc410其中参数符号意义对应图2-14图2-14导水机构装配 2.3.9 导叶传动机构 鉴于叉头传动机构受力情况好所以本水电站采用叉头传动机构其主要是由导叶臂、连接板、叉头、叉头销、连接螺杆、螺帽、分瓣键、剪断销、轴套、端盖和补偿环等组成参照水轮机设计手册164页表8-25可得出本次设计的导叶传动机构装配尺寸如表2-16所示： 表2-16 导叶传动机构装配尺寸参数符号数值(mm)参数符号数值(mm)接

25、力器直径dc410d268D3/jdZ020h45d1M484h160dn60D/dc导叶中轴颈db115dcn45D4/dc4分瓣键直径dm35D/gc2.3.10 连接板 根据叉头传动机构装配尺寸从水轮机设计手册上167 页的表8-29到表8-30查出连接板尺寸如下表2-17：表2-17 连接板尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D1165DR250R1100h40K0.02h155Dcn40D4l20D258D3l1=l262d1150c1d2M24其中参数符号意义对应图2-15： 图2-15 连接板2.3.11 套筒 根据连接板D2=100从水轮机设计手册上168 页的表8-3

26、3查出轴套尺寸如下表2-18：表2-18 轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dn70Dh78d278jdh18d183c2.5其中参数符号意义对应图图2-16：图2-16 轴套2.3.12叉头销根据套筒dn=70D从水轮机设计手册上170页的表8-36查出剪断销尺寸如下表2-19：表2-19 叉头销尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dn70dch210d70gbD59d165gbb3.5d269R1.5d362c3h88d03h130r1.5H143其中参数符号意义对应图2-17：图2-17 叉头销2.3.13 叉头 根据连接板dn=70从水轮机设计手册上167 页的表

27、8-31查出叉头尺寸如下表2-20： 表2-20 叉头尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1M564L150d270DL195d365DR62d4100r12H140r16h90c12h125S20其中参数符号意义对应图2-18：图2-18叉头2.3.14 连接螺杆 根据连接板d1=M56从水轮机设计手册上168 页的表8-32查出叉头尺寸如下表2-21：表2-21 连接螺杆尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1M564b24d260b18d350r2S50c3l135其中参数符号意义对应图2-19：图2-19 连接螺杆2.3.15 剪断销 根据连接板Dcn=80mm从水轮

28、机设计手册上170页的表8-35查出剪断销尺寸如下表2-22：表2-22 剪断销尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）Dcn40dc4r1d20h14.5d239h210d345h40d440l38b4L90b13其中参数符号意义对应图2-20：图2-20剪断销2.3.16分半键 根据上轴直径dc =230mm从水轮机设计手册上169 页的表8-34查出分半键尺寸如下表2-23：表2-23 分半键尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dc105b16.4dm35K4L110c1B34b118.6l1140h210l2110h325h5h46其中参数符号意义对应图2-21：图2-21

29、 分半键2.3.17端盖 根据轴颈db=250mm从水轮机设计手册上171页的表8-37查出端盖尺寸如下表2-24：表2-24 端盖尺寸 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115h124d1195R52.5d21061M20d345218d426338d5135d665h32其中参数符号意义对应图2-22：2-22 端盖2.4 控制环 控制环是传递接力器作用力并通过传动机构转动导叶的环形部件在本次设计中采用A3铸造根据水轮机转轮直径查水轮机设计手册第185页图8-34及其表8-52到表8-54得出控制环尺寸如下：表2-26 控制环尺寸（总体） 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）

30、DC2400Dy2550Z020S25R12其中参数符号意义对应图2-23： 图2-23 控制环（总体）2.5 主轴及其附属部分2.5.1 主轴直径计算主轴的外径尺寸可以根据机组的扭力矩初选扭力矩按以下公式计算：式中 ： N-代表主轴传递的功率（千瓦）n-代表主轴转速（转/分）由原始资料：N=8.8MW=8.8KW n=187.5r/min所以 根据水轮机设计手册上 319 页图12-12 扭力矩与主轴外径的关系曲线查得D200（mm）主轴内孔直径按水轮机设计手册320 页上的公式12-2 计算：式中 ：D-主轴外径（厘米）N-主轴传递的功率（千瓦）n-主轴转速（转/分）max-最大许用应力（

31、公斤/厘米2）初选主轴的材料为 ZG20MnSi其中max=550 （公斤/厘米）所以根据主轴内孔直径公式计算得：但为了保证主轴有足够的刚强度可将主轴内径按标准直径系列取为400mm 2.5.2主轴结构设计 主轴是水轮机的关键部件之一用来传递水轮机转轮产生的转矩（功率）使发电机旋转产生电能同时承受轴向水推力及转动部分的重量它的毛坯采用 ZG20MnSi 整锻由于本机组是大型的轴流式水轮机在主轴内装有操作油管所以主轴必须要有中心孔同时这样的空心轴不但减轻了主轴的质量提高轴的刚度和强度而且还能消除轴心部分组织疏松等缺陷便于检查主轴与转轮的连接结构在设计中采用转轮上盖与主轴法兰合一的结构主轴一端与发

32、电机相连另一端与转轮相连查水轮机设计手册上312页的表12-3 得轴的尺寸如下表2-29：表2-29 主轴尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D400d2102R35D725h100R16Db580h1115R2375Dp415l45R35D2717l145f2D3410l28Z20d360m1.5C12d360C115db68d170其符号所代表的意义如下图2-24所示: 图2-24 主轴（其中上边为水轮机端下边为发电机端） 2.5.3 水导轴承 水轮机导轴承型式很多目前比较常用的有水润滑的橡胶轴承;稀油润滑有转动油盘、斜油槽自循环的筒式轴承和稀油润滑油浸式分块瓦

33、轴承其它型式轴承如稀油润滑毕托管上油方式轴承在中、小型机组中虽有采用但近期已被斜油槽自循环的筒式轴承所代替干油润滑轴承国内运用不多查水轮机设计手册345页本次设计中采用稀油润滑分块瓦式轴承主要是因为以下原因：稀油润滑分块瓦式轴承虽然有密封在轴承下部转轮悬臂大成本高平面布置尺寸大等缺点但鉴于其受力均匀轴瓦研刮、调整方便运行安全可靠在大中型机组中应用较多其结构如图2-25：:图2-25 稀油润滑分块瓦式水导轴承本次设计中 Nr=2500kWn=125r/min再参照国内部分运行机组的结构参数其尺寸对应下表2-31：表2-31 水导轴承参数符号数值参数符号数值N（千瓦）2500瓦宽B（毫米）250n

34、（转/分）125瓦数10轴颈直径（毫米）610B/L0.8轴颈直径De（毫米）738轴瓦单边间隙（毫米）0.25瓦高L（毫米）666使用部位水导 考虑本次设计中其他部件的布置情况针对以上数值作出了一定的变动具体参照总装图中的尺寸 另外对于稀油润滑分块瓦式轴承本次设计选择将轴领作为主轴轴身上的附加物之后与轴身焊成一体轴领采用与主轴同样材质的铸件或者锻件粗加工后焊于轴身上并经退火处理消除焊接应力退火前主轴内孔灌以铸铁铁屑或者黄砂两端封闭以减少内孔氧化轴颈下部开有成一定角度或径向的通油孔当主轴旋转时此孔起着油泵的作用将经过冷却器冷却后的润滑油输送到轴瓦面及轴承体空腔内工作后的热油经轴承体上部油孔和顶

35、部流向冷却器形成油循环轴领下部通油孔数目在2432范围内孔直径取30mm挡油箱以上的轴领处开有数个通气孔以平衡轴领内外侧压力防止油和油雾外溢轴领处的结构如下图2-26：图2-26轴颈处结构本次设计中油盆选择用A3钢板焊接并在制造过程中进行煤油渗漏试验分块轴瓦采用ZG30、滑动面浇注ChSnSb11-6锡基轴承合金垫板采用30Cr并有以下制造要求：本体铸成整圈分割成若干块合金浇注前挂纯锡不许脱壳瓦面粗糙度为8瓦背面支顶垫板与背面贴紧不许有间隙垫片热处理HRC3540支顶螺丝材料为锻钢35热处理HRC40细牙螺纹与螺帽选配分块瓦轴承体材料为ZG30支顶螺丝孔中心线与轴心线垂直轴承体法兰面与分块瓦承

36、托面平行误差不超过0.030.05毫米2.5.4主轴密封主轴部分的密封装置分两种一种是机组正常运行中橡胶轴承压力水箱的密封稀油轴承下部防止机组漏水的主轴密封这一种密封的结构形式很多如盘根、垫料式密封单层或双层橡胶密封径向式端面碳精块（尼龙块）密封水泵密封等等本次设计中采用的是水压式端面密封这种密封方式检修维护方便结构简单工作寿命长其结构见图2-30另一种是机组停机检修轴承和轴承下部主轴密封时防止尾水往机坑内泄漏的检修密封这种密封的结构形式有空气围带式、机械操作式或抬机密封等多种在本次设计中采用的是空气围带式密封采用的压缩空气压力是47 公斤/厘米2其所采用的围带的剖面尺寸见下图2-27： 图2

37、-27水压式主轴密封2.6 操作油管转桨式水轮机转轮的接力器操作油管装于主轴中心孔内通常操作油管用两根无缝钢管组成内外两个压力油腔上部接至受油器下部与转轮接力器的活塞杆连接操作油管的外油腔与转轮接力器活塞上部油腔联通内腔则与活塞下部油腔联通本次设计中操作油管被分为数段用法兰连接这主要是考虑到电站布置主轴和接力器结构的变化为满足动作灵活加工、装卸方便根据水轮机设计手册中的要求参照已有电站资料本水电站操作油管水轮机段得结构如图2-28所示：图2-28 操作油管示意图2.7 转轮部分2.7.1 叶片叶片由本体和枢轴构成叶片本体与枢轴的连接方式有两种一种是用分别整体铸造；一种是采用分开铸造加工后用螺钉或销钉等机械零件组合由于本机组属于大型机组所以叶片和枢轴采用分别铸造然后用螺钉连接叶片材料为ZG20SiMn由于该材料抗汽蚀性能差因此根据电站的运行条件在表面堆焊不锈钢层以提高转轮的抗汽蚀性能叶片枢轴支承在转轮体上采用滑动轴承结构轴承衬为青铜2.7.2 转轮体 转轮体外表面是过流通道的一部分其内部则装有全部叶片和操作机构上部与主轴联接下部接泄水锥形状较为复杂在本次设计中转轮体采用ZG20MnSi 整铸而成转轮体外圆采用球形结构球形轮毂能使叶片和转轮体表面配合良好在各种叶片转角下它们之间的间隙可以很小从而减小容积损失在本次毕业设计中转轮体与主轴联接时采用的是转轮上盖与主轴法兰合一的结