燈泡貫流式水輪機設計的若干問題

李　強

杭州富水電站技術開發有限公司，浙江　杭州　310000

?

燈泡貫流式水輪機設計的若干問題

李強

杭州富水電站技術開發有限公司，浙江杭州310000

摘要：燈泡貫流式機組中應用的設計原理與技術，一直在具體的實踐中更新和發展。本文主要探討了燈泡式機組中主軸與轉輪體的連接、導水結構與過速保護以及機組埋入部分的防滲水膠皮等設計方面的問題，并分析了一些可行性建議，僅供參考。

關鍵詞：貫流式水輪機；導水結構；設計

隨著我國社會經濟的進步與發展，人們的用電需求日益強烈。因此，我國開始大量的修建低水頭、大流量的電站，通常情況下都會使用燈泡貫流式水輪機。近年來，也在逐漸使用從國外引進的一些貫流式水輪發電機。國內和國外的貫流式水輪機在設計上都各有不同，具備不同的優勢。具體內容如下。

一、水輪機的主軸與轉輪體的連接

在設計機組的過程中，很重視水輪機的主軸與輪轉體之間的連接。這種設計是否合理、裝置和運行是否規范，都會影響到機組的各項功能。他們之間的連接需要使用到螺栓與銷釘，同時連接的方式也各有不同，常用的連接方式有三種。

第一種方案。某一電站中使用的機組轉輪直徑為5500mm，水輪機的主軸與輪轉體之間依靠12根M90的螺栓進行連接，而且銷釘有8根，都小于110，螺栓的材料“40Cr”。進行裝置時需要運用“加熱伸長”的方式，連接和運行都需要在安裝室進行。首先需要打緊，然后在依次用專門的加熱工具將螺栓加熱，使螺栓在一定的時間內能夠延長，然后才能擰緊螺栓。這種方式中，有很多影響因素可能會導致連接螺栓出現斷裂的現象，而且是兩次斷裂。第一次斷裂的時間是在開始運作的1900個小時后，有9支螺栓斷裂。第二次斷裂的時間是在運作后的2400個小時后，有6支斷裂。而且每次檢修斷裂的螺栓都會耗費一個月左右的時間，這給電站造成了嚴重的經濟損失。

第二種方案。某一電站中使用的機組轉輪直徑為5500mm，水輪機的主軸與輪轉體之間依靠20根M100的螺栓進行連接，而且銷釘有4根，都小于110，螺栓的材料“35CrMo”。進行裝置時需要運用液壓拉伸器來延長螺栓。連接和運行都需要在現場進行。首先還是需要先打緊，然后對稱使用液壓拉伸器，促使螺栓在一定時間內延長，然后才能擰緊螺母。安裝的注意事項：螺柱需要先對稱再擰緊，使用適當的銷釘進行匹配。這種方式運行了十幾年都沒有出現螺柱故障問題。

第三種方案。某一電站中使用的機組轉輪直徑為6400mm，水輪機的主軸與輪轉體之間依靠16根M120的螺栓進行連接，而且銷釘有8根，都小于170，螺栓的材料“35CrMo”。進行裝置時需要運用液壓拉伸器來延長螺栓。連接和運行都需要在現場進行。安裝的注意事項：螺柱需要先對稱再擰緊，使用適當的銷釘進行匹配。運行6a，使用的螺柱沒有出現故障問題。很明顯，水輪機的主軸與輪轉體之間的連接運用“液壓拉伸器伸長”的方式來擰緊是恰當的；加熱伸長的方式在一定程度上會造成拉長量出現誤差，伸長的長度會過長，而且連接和運行在安裝室進行也存在一定的劣勢。

二、導水組織與過速保護

(一)對于導水組織的設計

這種設計方式需要運用到，導葉中心線與機組的水平中心線大概65度的夾角組成的一個錐形，導葉均運用了雙支點組織，以此來調節環裝置在外層配水環上方，之后再運用左右兩個垂直鋼接力設備進行控制工作。大多數情況都會選擇在控制環上方懸掛可以自主關閉的重錘。導水結構的設計在長期的使用中不斷的更新，設計方案也一直在優化。比如，控制環和外配水環之間產生摩擦時，會利用鋼球滾動來代替尼龍滾動，這樣更加靈活；還有，在導葉臂的位置空隙中設置剪斷銷，與每一個導葉臂的位置都設置剪斷銷更加科學、規范。近年來運用的導水結構中的彈簧連桿，能夠促進排除導葉卡物。

(二)過速保護會影響到水輪機組的持續運行，應該盡量避免出現故障問題

第一種方法：某電站的過速保護中使用到的液壓油體系根據設計方案操作，在常規停機或者調速設備出現問題的情況下，導水組織會受到導葉自動關閉的水力矩與重錘力矩的作用，自動關閉。這個體系共有四個自動化的可控閥門。分別是接力器開腔油管閥門KI(正常時開)、關腔油管閥門K2(正常時開)、開腔與關腔管路相連的閥門K3(正常時關)及開腔排油閥門K4(正常時關)。

第二種方法：某電站中的過速保護中使用到的液壓油體系，不再使用第一種方法中的體系，包括四個自動化的閥門與其他有關的管線。而是運用一個防飛逸的設備，安裝在兩側的調速管線中，當機組過速且調速器又拒動時，設置在調速系統上的防飛逸裝置動作，使導葉全關。當防飛逸裝置拒動經延時后或事故停機中導葉剪斷銷剪斷時，則自動操作關閉進水口事故閘門。

三、機組埋入的部位需要設置防滲水的膠皮

應該再設計若干圈的防滲水的膠皮，以此來防止水輪機組埋入的部位露在外面的金屬層和二期混凝土層中伸出流道水。設置的防滲水膠皮每一圈都是三層寬的500mm左右的聚乙烯丙綸化纖材料粘合形成的。這種方法看起來并沒有很大的作用。因為流道水流過的第一個金屬組合縫，實現是經過深度施焊的，而且金屬外殼表面有很多節筋板以及加強環，這類似于為機組設置了防滲圈。如果有滲水通過了金屬組合縫，還需要經過金屬外殼和混凝土的連接層等障礙，到達外部空間。如果在混凝土的澆搗過程中，金屬外殼的表面被清洗干凈，再被抹上水泥漿，達到的防滲功能會非常強。

四、結語

在設計燈泡貫流式水輪機時，需要吸收我國其他水電站的實踐經驗，總結工作方法，仔細、認真地為設計工作做好技術方面的準備，以防發生過去出現的一些錯誤。燈泡貫流式水輪機的設計人員應該不斷的努力和學習，在實踐工作中探索科學的技術和方法，探究更先進的設計方案，保證燈泡貫流式水輪機的穩定運行，促進我國電力事業的發展。

[參考文獻]

[1]張國政.燈泡貫流式水輪機座環支腿焊條電弧焊工藝優化[J].價值工程，2011(20).

[2]薛蘭英.貫流式水輪機幾個設計問題的分析探討[J].科技與企業，2013(04).

[3]陳建新，牟進國.淺析貫流式水輪機交界面損失問題的改造措施[J].科技風，2012(10).

中圖分類號：TK730

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0049-(2016)09-0155-01