灯泡贯流式水轮机设计的若干问题

李　强

杭州富水电站技术开发有限公司，浙江　杭州　310000



灯泡贯流式水轮机设计的若干问题

李强

杭州富水电站技术开发有限公司，浙江杭州310000

摘要：灯泡贯流式机组中应用的设计原理与技术，一直在具体的实践中更新和发展。本文主要探讨了灯泡式机组中主轴与转轮体的连接、导水结构与过速保护以及机组埋入部分的防渗水胶皮等设计方面的问题，并分析了一些可行性建议，仅供参考。

关键词：贯流式水轮机；导水结构；设计

随着我国社会经济的进步与发展，人们的用电需求日益强烈。因此，我国开始大量的修建低水头、大流量的电站，通常情况下都会使用灯泡贯流式水轮机。近年来，也在逐渐使用从国外引进的一些贯流式水轮发电机。国内和国外的贯流式水轮机在设计上都各有不同，具备不同的优势。具体内容如下。

一、水轮机的主轴与转轮体的连接

在设计机组的过程中，很重视水轮机的主轴与轮转体之间的连接。这种设计是否合理、装置和运行是否规范，都会影响到机组的各项功能。他们之间的连接需要使用到螺栓与销钉，同时连接的方式也各有不同，常用的连接方式有三种。

第一种方案。某一电站中使用的机组转轮直径为5500mm，水轮机的主轴与轮转体之间依靠12根M90的螺栓进行连接，而且销钉有8根，都小于110，螺栓的材料“40Cr”。进行装置时需要运用“加热伸长”的方式，连接和运行都需要在安装室进行。首先需要打紧，然后在依次用专门的加热工具将螺栓加热，使螺栓在一定的时间内能够延长，然后才能拧紧螺栓。这种方式中，有很多影响因素可能会导致连接螺栓出现断裂的现象，而且是两次断裂。第一次断裂的时间是在开始运作的1900个小时后，有9支螺栓断裂。第二次断裂的时间是在运作后的2400个小时后，有6支断裂。而且每次检修断裂的螺栓都会耗费一个月左右的时间，这给电站造成了严重的经济损失。

第二种方案。某一电站中使用的机组转轮直径为5500mm，水轮机的主轴与轮转体之间依靠20根M100的螺栓进行连接，而且销钉有4根，都小于110，螺栓的材料“35CrMo”。进行装置时需要运用液压拉伸器来延长螺栓。连接和运行都需要在现场进行。首先还是需要先打紧，然后对称使用液压拉伸器，促使螺栓在一定时间内延长，然后才能拧紧螺母。安装的注意事项：螺柱需要先对称再拧紧，使用适当的销钉进行匹配。这种方式运行了十几年都没有出现螺柱故障问题。

第三种方案。某一电站中使用的机组转轮直径为6400mm，水轮机的主轴与轮转体之间依靠16根M120的螺栓进行连接，而且销钉有8根，都小于170，螺栓的材料“35CrMo”。进行装置时需要运用液压拉伸器来延长螺栓。连接和运行都需要在现场进行。安装的注意事项：螺柱需要先对称再拧紧，使用适当的销钉进行匹配。运行6a，使用的螺柱没有出现故障问题。很明显，水轮机的主轴与轮转体之间的连接运用“液压拉伸器伸长”的方式来拧紧是恰当的；加热伸长的方式在一定程度上会造成拉长量出现误差，伸长的长度会过长，而且连接和运行在安装室进行也存在一定的劣势。

二、导水组织与过速保护

(一)对于导水组织的设计

这种设计方式需要运用到，导叶中心线与机组的水平中心线大概65度的夹角组成的一个锥形，导叶均运用了双支点组织，以此来调节环装置在外层配水环上方，之后再运用左右两个垂直钢接力设备进行控制工作。大多数情况都会选择在控制环上方悬挂可以自主关闭的重锤。导水结构的设计在长期的使用中不断的更新，设计方案也一直在优化。比如，控制环和外配水环之间产生摩擦时，会利用钢球滚动来代替尼龙滚动，这样更加灵活；还有，在导叶臂的位置空隙中设置剪断销，与每一个导叶臂的位置都设置剪断销更加科学、规范。近年来运用的导水结构中的弹簧连杆，能够促进排除导叶卡物。

(二)过速保护会影响到水轮机组的持续运行，应该尽量避免出现故障问题

第一种方法：某电站的过速保护中使用到的液压油体系根据设计方案操作，在常规停机或者调速设备出现问题的情况下，导水组织会受到导叶自动关闭的水力矩与重锤力矩的作用，自动关闭。这个体系共有四个自动化的可控阀门。分别是接力器开腔油管阀门KI(正常时开)、关腔油管阀门K2(正常时开)、开腔与关腔管路相连的阀门K3(正常时关)及开腔排油阀门K4(正常时关)。

第二种方法：某电站中的过速保护中使用到的液压油体系，不再使用第一种方法中的体系，包括四个自动化的阀门与其他有关的管线。而是运用一个防飞逸的设备，安装在两侧的调速管线中，当机组过速且调速器又拒动时，设置在调速系统上的防飞逸装置动作，使导叶全关。当防飞逸装置拒动经延时后或事故停机中导叶剪断销剪断时，则自动操作关闭进水口事故闸门。

三、机组埋入的部位需要设置防渗水的胶皮

应该再设计若干圈的防渗水的胶皮，以此来防止水轮机组埋入的部位露在外面的金属层和二期混凝土层中伸出流道水。设置的防渗水胶皮每一圈都是三层宽的500mm左右的聚乙烯丙纶化纤材料粘合形成的。这种方法看起来并没有很大的作用。因为流道水流过的第一个金属组合缝，实现是经过深度施焊的，而且金属外壳表面有很多节筋板以及加强环，这类似于为机组设置了防渗圈。如果有渗水通过了金属组合缝，还需要经过金属外壳和混凝土的连接层等障碍，到达外部空间。如果在混凝土的浇捣过程中，金属外壳的表面被清洗干净，再被抹上水泥浆，达到的防渗功能会非常强。

四、结语

在设计灯泡贯流式水轮机时，需要吸收我国其他水电站的实践经验，总结工作方法，仔细、认真地为设计工作做好技术方面的准备，以防发生过去出现的一些错误。灯泡贯流式水轮机的设计人员应该不断的努力和学习，在实践工作中探索科学的技术和方法，探究更先进的设计方案，保证灯泡贯流式水轮机的稳定运行，促进我国电力事业的发展。

[参考文献]

[1]张国政.灯泡贯流式水轮机座环支腿焊条电弧焊工艺优化[J].价值工程，2011(20).

[2]薛兰英.贯流式水轮机几个设计问题的分析探讨[J].科技与企业，2013(04).

[3]陈建新，牟进国.浅析贯流式水轮机交界面损失问题的改造措施[J].科技风，2012(10).

中图分类号：TK730

文献标识码：A

文章编号：1006-0049-(2016)09-0155-01