导水机构是抽水蓄能机组的关键部件,运行环境较为复杂,主要是由活动导叶、导叶传动机构和顶盖、底环、控制环等一系列部件组成,是控制进入机组水流方向和大小的重要部套,它的主要作用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,对整个机组的长期稳定、安全高效运行起到决定性作用。
从设计上主要重点考虑以下因素:
(1)水力特性:导水机构的主要作用是形成和改变进入转轮水流的环量,这直接关系到水轮机的水力特性。设计时需要确保导水机构能够有效地控制水流,以优化水轮机的效率和稳定性。
(2)结构强度和刚度:由于导水机构运行在复杂的环境中,需要承受水压力、机械应力等,因此其结构设计必须确保足够的强度和刚度,以承受各种工况下的负载。
(3)密封性能:导水机构需要保证良好的密封性能,以防止水流泄漏,这关系到机组的安全运行和效率。特别是在紧急停机或事故工况下,密封性能尤为重要。
(4)运动灵活性和可靠性:导水机构中的活动导叶需要能够灵活开闭,以适应水轮机在不同工况下的需求。此外,传动机构的设计也需要确保运动的平稳性和可靠性。
(5)制造和安装精度:精确的制造和安装是保证导水机构性能的关键。这包括部件的加工精度、配合间隙以及安装过程中的轴线平行度等。
(6)自动化和监控:随着技术的发展,导水机构的自动化和监控系统也在不断进步。这些系统可以提高机组的运行效率,减少维护成本,并提高安全性。
1.导水机构的作用
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,停止机组转动。
2. 导水机构受力分析
2.1 顶盖受力分析—停机工况
P1—蜗壳水压
P3—尾水水压
2.2 顶盖受力分析—紧急停机工况
P4—升压水头
Q1—负水压
3 底环受力分析—停机工况
P1—蜗壳水压
P2—尾水压
F1—作用在座环上的力
F2—作用在基础上的力
3.2 底环受力分析—运行工况
P1—蜗壳水压
F1—作用在座环上的力
F2—作用在基础上的力
4 导叶受力分析—导叶全关
Q—蜗壳水压力
M—偏心水力矩
4.1 导叶受力分析—导叶开启
Ms—动水力矩
F—动水压力
5 顶盖与底环的调整
顶盖水平度0.03mm/m
H值偏差0.10mm
上下止漏环同心度0.10mm
上中下导叶轴孔同心度0.10mm
顶盖与座环密封试验
底环与座环密封试验
5.2 导叶端面间隙的调整
技术要求:
上端面间隙0.30mm,
下端面间隙0.20mm
5.3 导叶的排列与调整
技术要求:
一般为零,局部间小于0.10
调整要素:
导叶翼型
几何尺寸:A、R、L
偏心销—微调L值。
6.导水机构出厂验收:主要包括顶盖分瓣面间隙检查、底环过流平面水平偏差检查、顶盖与底环开档尺寸检查,顶盖与底环同心度检查,活动导叶端面、立面间隙检查以及导叶开口及动作灵活性检查。验收检查结果全面满足合同、设计图纸及技术规范要求,达到质量标准中的优良值要求。
7.数字化虚拟预装
近年来,随着三维测量技术、逆向建模技术、大数据分析处理及集成控制技术的发展,导水机构也开始应用数字装配技术。 导水机构预装技术采用数字化虚拟装配,保证了机组同台装配、降低了实物预装的齐套性要求,提高了成套设备的产出效率,节省了出厂时间,提升了部件形位公差的检验范围,实现更多数字化检测验收。目前已有多个电站采用这种方式,现在安装调试结果表明,此方式也是可行的。
也有电站采取顶盖底环同镗加工方案,以顶盖导叶孔为基准、加工底环导叶孔。从根本上保证同轴度要求,确保导水预装精度。
8. 导水机构是抽水蓄能机组水泵水轮机的重要组成部件之一.我国混流可逆式水泵水轮机导水机构传统的安装方法主要为先预装,然后再进行正式的安装。但近年来,多个抽蓄电站机组导水机构现场取消预装也证明了其可行性,采用现场取消预装优化措施方案后,大大缩短工期,减少资源投入,取得比较好的经济效益。