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东江水力发电厂机组减振改造工程水轮机结构设计 　　一、引言 湖南省东江水电站位于湖南郴州资兴市湘江支流耒水中上游，电站总装机容量4×125MW，电站原安装4套水轮发电机组。1987年运行以来，各台机组陆续出现叶片裂纹、机组振动明显、导叶漏水增大、密封损坏等问题。经国内外专家反复论证，提出减振改造建议及要求。 二、产品主要参数 改造后 改造前 型号：HLD312-LJ-423.1 HL160-LJ-410 最大水头Hmax=139m 139m 额定水头Hr=125m 118.5m 最小水头Hmin=91m 91m 吸出高度：Hs=-2.7m -2.55m 额定出力：N=145MW 127.6MW 转速：n=166.7r/min 166.7r/min 飞逸转速：n p=355r/min 365r/min 叶片数：Z=15 17 导叶数：Zo=24 24 改造后最高效率不低于 95.03% 改造后尾水管压力脉动 ：不补气时?H/H不大于3%，部分负荷时?H/H不大于6% 改造后水轮机顶盖上的垂直振动和径向振动的双振幅：应分别不大于0.10mm和0.12mm 改造后导叶漏水量：水头130m时不超过0.1m3/s 改造后密封漏水量：不超过3l /min 改造后转轮：叶片不产生裂纹，累计运行12000h，空蚀失重不超过6.5kg。 三、改造范围 （一）1#新主轴。2#，3#，4#机原轴改造。（二）转轮装配。（三）导水机构。（四）密封装配。（五）补气装置。（六）基础环。（七）尾水锥管。 （八） 推拉杆和活塞杆联接方式。 （九）接力器活塞及相关件。 四、结构特点 混流式，立轴布置、X形叶片转轮、主轴与转轮采用销套传递扭矩结构、主轴中心孔补气、备用压缩空气补气、导叶设摩擦装置、止漏装置、主轴采用端面密封结构、电站做调相运行，见水轮机剖面图。 （一）主轴与转轮的联接采用螺栓加销套结构 为满足互换性要求，并且安全可靠，主轴与转轮的联接采用联轴螺栓加销套结构。使联轴螺栓单独受拉力而销套单独受剪力，受力状态更为理想。 （二）转轮设计 转轮采用铸焊结构，叶片采用抗磨损、抗空蚀性能优秀的高强度马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni5Mo。上冠、下环采用VOD精炼铸造，叶片采用AOD精炼铸造。数控加工保证叶片型线精度。 叶片与上冠、下环焊接坡口为全熔透清根焊缝，并执行严格的装焊工艺，在焊接过程中及最终进行无损检查（MT+PT+UT），确保转轮制造质量。 （三）顶盖和底环 顶盖采用钢板焊接结构，底环铸造结构，因运输需要分半。过流表面都设有15mm厚的不锈钢抗磨板及导叶端面密封结构，与转轮配合段设不锈钢止漏环。在顶盖上设有真空补气阀、测压接口、调相压气管接口，在顶盖上导叶后转轮进口前部位留压缩空气补气管接口。 （四）导叶 新设计负曲率导叶，材质也为具良好的抗磨损、抗空蚀性能的ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢。采用电渣熔铸冶炼工艺。 （五）导叶摩擦装置 水轮机剖面图 为保证导叶间被异物卡住剪断销被剪断时，相应导叶不发生左右摆动，避免撞坏相邻导叶或使相邻导叶剪断销剪断，采用导叶摩擦装置。 （六）导叶止推及限位装置 为防止导叶上抬，在导叶臂下部设有端面双向止推自润滑轴承，保证导叶的固定位置。在导叶臂与顶盖上设导叶全关与全开位置限位块，确保导叶不碰叶片和相邻导叶。 （七）导叶端面和立面密封 导叶端面采用橡胶密封，用压板固定在顶盖或底环上，当导叶关闭时密封块向下运动，使橡胶压缩导叶顺利关闭。立面密封采用金属接触密封。 （八）导叶轴套和连杆机构轴套 导叶上、中、下轴颈和连杆机构均采用铜基自润滑轴套，确保导水机构操作更加灵活，使用寿命长，维护方便。 （九）基础环及尾水锥管的修复 为满足新的流道结构要求并修复锥管，要扩开原混凝土基础部位，将原基础环从座环上割去，并部分拆去原锥管。新的基础环分三瓣设计，吊入后与座环对接组圆，在现场焊接并打磨光滑 。新锥管采用16mm厚不锈钢板分瓣制成，，吊入后上与基础环对接组圆焊接，下与原锥管焊接并光滑过渡。 （十）主轴密封 为在较长的运行周期内确必威体育官网网址封工作可靠，并满足调相要求， 工作密封采用水润滑端面密封结构， 具有磨损后自动补偿能力。工作水压0.1～0.3MPa，密封块为耐水耐磨橡胶制成。转环密封面上把合不锈钢板，方便更换，其上设有异形水沟，以满足调相运行时不烧密封的要求。围带检修密封工作压力0.5～0.8MPa。 （十一）主轴中心孔补气.顶盖调相压气管及预留压缩空气补气管