燈泡貫流電站水輪機(jī)簡(jiǎn)介

株洲航電樞紐電站燈泡貫流式水輪機(jī)簡(jiǎn)介

1/11/20231探討的問題

1、為什么燈泡貫流式機(jī)組在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用？

2、燈泡貫流式機(jī)組適合什么樣的水力資源？3、燈泡貫流式水輪機(jī)采用什么樣的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)？4、為什么燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)連桿軸承采用關(guān)節(jié)球軸承？5、管形座的固定導(dǎo)葉采用什么材料？1/11/20232株洲航電樞紐電站全景

1/11/20233株洲電站遠(yuǎn)景

1/11/20234燈泡貫流式水輪機(jī)

貫流式水輪機(jī)是開發(fā)水頭低于30米的低水頭水力資源較好的方式，具有如下顯著的特點(diǎn)：

（1）水輪機(jī)具有較高的過流能力和大的比轉(zhuǎn)速，在水頭和出力相同的情況下，貫流式水輪機(jī)直徑比轉(zhuǎn)槳式小10%左右。（2）貫流式機(jī)組布置合理結(jié)構(gòu)緊湊，電站的開挖量和混凝土量較小，土建費(fèi)用可節(jié)省20%--30%。（3）電站建設(shè)周期短、投資小、見效快，電站靠近城鎮(zhèn)。1/11/20235國(guó)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)組出力比較1/11/20236國(guó)內(nèi)現(xiàn)有機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑比較1/11/20237水輪發(fā)電機(jī)總圖燈泡貫流式機(jī)組整體剖面圖1/11/20238總體設(shè)計(jì)

1.支撐方式機(jī)組管形座上、下固定導(dǎo)葉做為機(jī)組的主支撐，燈泡頭下部和水平方向的支撐做為輔助支撐。

2.軸承布置

株洲航電樞紐電站機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分采用雙支點(diǎn)、雙懸臂支撐方式。

3.設(shè)計(jì)要點(diǎn)水輪發(fā)電機(jī)組的燈泡體的支撐位于流道中，支撐剛度低，設(shè)計(jì)中避免發(fā)生共振。

1/11/20239株洲電站水輪機(jī)特性

1、技術(shù)先進(jìn)、形體結(jié)構(gòu)尺寸大。是采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與國(guó)內(nèi)一流廠家合作生產(chǎn)的燈泡貫流式水輪機(jī)，是目前國(guó)內(nèi)投運(yùn)的同類機(jī)組中形體結(jié)構(gòu)尺寸最大的，轉(zhuǎn)輪直徑7.5米。2、水頭低、流量大、適用范圍廣。工作水頭3~11.3米，額定工作水頭6.7米，額定流量487.88m3/s。3、轉(zhuǎn)速低、出力大。額定轉(zhuǎn)速65.2r/min，飛逸轉(zhuǎn)速協(xié)聯(lián)保持時(shí)159r/min、協(xié)聯(lián)破壞時(shí)200r/min，額定出力不少于28.87MW，。4、重量大，水輪機(jī)總重920t。旋轉(zhuǎn)方向從發(fā)電機(jī)端向下游看為順時(shí)針，1/11/202310

整機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析圖1/11/202311

機(jī)組軸系計(jì)算圖（1）1/11/202312

機(jī)組軸系計(jì)算圖（2）1/11/202313

整機(jī)固有頻率和模態(tài)圖1/11/202314機(jī)組埋入部分

1、管形座

管形座是燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組最重要的埋入件，整個(gè)機(jī)組的各種力幾乎均通過管形座的固定導(dǎo)葉傳至砼基礎(chǔ)。管形座的固定導(dǎo)葉采用Q235C材料制造，其余部分采用Q235A。

2、轉(zhuǎn)輪室轉(zhuǎn)輪室采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，易空蝕部位采用不銹鋼復(fù)合鋼板，其余部分采用Q235A。滿足機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪葉片與轉(zhuǎn)輪室間間隙均勻的要求。

1/11/202315機(jī)組沖水工況應(yīng)力分布圖1/11/202316機(jī)組正常工況應(yīng)力分布圖1/11/202317

轉(zhuǎn)輪

1、葉片采用ZG00Cr13Ni5Mo制造，由奧地利安德利茲公司供貨，每臺(tái)機(jī)4個(gè)葉片，單片重10噸。2、轉(zhuǎn)輪體采用ZG20SIMn制造，輪轂直徑2.9米，長(zhǎng)4.2米，重60噸。3、轉(zhuǎn)輪接力器缸采用ZG20Simo制造，直徑1.35米，重7.3噸。

4、接力器活塞環(huán)采用PTFE組合密封環(huán)，接力器活塞重1.54噸。

5、葉片密封采用雙層D型橡膠密封。1/11/202318

轉(zhuǎn)輪裝配圖1/11/202319轉(zhuǎn)輪外形示意圖1/11/202320轉(zhuǎn)輪（拆去卸水錐、缸蓋等）示意圖1/11/202321葉片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖1/11/202322株洲轉(zhuǎn)輪葉片示意圖1/11/202323株洲電站轉(zhuǎn)輪體1/11/202324高可靠轉(zhuǎn)輪槳葉密封水電屬于綠色能源，因此現(xiàn)代水輪機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)保要求非常高，尤其是轉(zhuǎn)輪槳葉密封絕對(duì)不允許有超標(biāo)泄漏。密封設(shè)計(jì)中經(jīng)過科學(xué)分析和反復(fù)論證，最后采用徑向組合密封結(jié)構(gòu)，成功地解決了槳葉密封問題，電站的實(shí)際運(yùn)行表明密封性能優(yōu)良。1/11/202325葉片密封示意圖1/11/202326株洲電站水輪機(jī)1/11/202327株洲電站主軸密封采用新結(jié)構(gòu)、新材料---徑軸向組合密封

主軸密封采用獨(dú)創(chuàng)的徑向和軸向組合密封結(jié)構(gòu)，工作時(shí)通清潔水。更換主軸密封可不拆卸軸承，機(jī)組檢修密封采用空氣圍帶。主軸密封的軸向部分采用平板密封，固定抗磨環(huán)摩擦副采用不銹鋼材料，徑向部分采用“L”型改性聚胺脂密封，轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦副采用不銹鋼材料。1/11/202328主軸密封裝配示意

圖1/11/202329株洲電站水導(dǎo)軸承1、水導(dǎo)軸承為臥式、低速、重載、自調(diào)心、動(dòng)靜壓結(jié)合軸承。2、軸承采用彈性扇形板支撐結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時(shí)可以實(shí)現(xiàn)軸承的自調(diào)心。3、軸承設(shè)有高壓油頂起系統(tǒng)，啟、停機(jī)時(shí)高壓油頂起系統(tǒng)投入，正常運(yùn)行時(shí)軸承靠潤(rùn)滑油泵和高位軸承油箱供油。4、對(duì)軸承的油膜壓力、功耗、溫升、潤(rùn)滑油流量等靜態(tài)參數(shù)和油膜剛度、阻尼等動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行科研攻關(guān)1/11/202330水導(dǎo)軸承裝配示意圖1/11/202331株洲電站水導(dǎo)軸承示意圖1/11/202332株洲電站導(dǎo)水機(jī)構(gòu)1、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)為錐角60度錐形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，最大直徑11.04米，總重218t。（常規(guī)立式機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)為圓柱形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)）。

1）由于機(jī)組支撐剛度低，變形大，導(dǎo)葉外軸承采用關(guān)節(jié)球軸承。

2）導(dǎo)葉連桿運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)，連桿軸承也采用關(guān)節(jié)球軸承。

3）導(dǎo)葉嚙合面為空間圓錐面。

4）控制環(huán)摩擦副采用滾動(dòng)磨擦副。1/11/2023332、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由兩只垂直布置的直缸式搖擺接力器操作，操作油壓6.0Mpa。3、在整個(gè)開度范圍內(nèi)，導(dǎo)葉具有自關(guān)閉趨勢(shì)。4、導(dǎo)葉密封采用國(guó)內(nèi)、外開發(fā)使用的新型抗磨材料和密封型式。5、在貫流機(jī)組中導(dǎo)葉操作系統(tǒng)采用彈簧安全連桿保護(hù)裝置

1/11/202334株洲電站導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配示意圖1/11/202335株洲電站內(nèi)配水環(huán)1/11/202336株洲電站外配水環(huán)示意圖1/11/202337

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株洲導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)組裝1/11/202338株洲導(dǎo)水機(jī)構(gòu)清理組裝1/11/202339導(dǎo)葉

1、導(dǎo)葉為錐扇形體,高3.06米，重4.2t,工作面和背面為空間扭曲面。2、導(dǎo)葉安裝難點(diǎn)：導(dǎo)葉端面、立面密封間隙的計(jì)算調(diào)整。3、導(dǎo)葉加工采用最先進(jìn)的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控鏜銑床加工導(dǎo)葉工藝。1/11/202340株洲電站導(dǎo)葉剛、強(qiáng)度分析示意圖

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株洲電站導(dǎo)葉預(yù)裝1/11/202342

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株洲導(dǎo)水機(jī)構(gòu)上半部翻身吊裝1/11/202343工具

由于燈泡貫流機(jī)組為橫軸機(jī)組，而且燈泡體內(nèi)空間狹小，因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間情況，安裝時(shí)自行設(shè)計(jì)改造了許多適用于株洲航電樞紐電站水輪機(jī)的獨(dú)特安裝和運(yùn)行檢修維護(hù)工具。

1/11/202344株洲電站尾水管安裝1/11/202345株洲電站管型座