[实用新型]水轮机新型抗磨蚀导叶结构

说明书

本实用新型涉及中高水头多泥沙水质混流式水轮机的一种新型抗磨蚀导叶结构。

以导水机构为中心的严重磨蚀破坏是含沙多相流水质、中高水头水电站混流式水轮机的疑难通病，长期以来危及电厂安全经济运行，是生产上急待解决的技术问题。

传统的设计对中高水头混流式机组常推荐采用非对称的正、负曲率导叶，但从高速摄影显示。由于导叶流道内流速极高，不仅其导流能力极低，反而敏感地分离出一系列旋涡与“空化云”，造成过流有效断面“淤塞”，形成局部紊流旋涡滞水区。因此，为了降低水力损失，应采用对称型导叶。

通常在涡壳未充压力水时，导叶上下端面间隙是均匀达到设计要求的，但是在运行过程中，水压使顶盖、底环变形，产生扩大的“楔形间隙”，由此出现间隙“二次窜流”，间隙汽蚀与泥沙高频大冲角撞击叠加在一起，干扰主流并造成严重后果。为了尽可能避免“楔形间隙”出现。近年来普遍用提高导叶制作精度与加大顶盖与底环结构刚度（相应增加材料重量）的措施，这就意味着设备更换投资费用剧增；如出现故障，还得依赖返回制造厂修补，才能达到设计精度，显然对现有水电站的管理、运行生产和技术改革皆是极不经济的。

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种水轮机新型抗磨蚀导叶结构，它是在不改变现有通流部件刚度及尺寸的前提下，在导叶二个端面处增设倾斜的曲面“裙边”等设施，通过改善水力流态及泥沙运动轨迹，自动保持最小端面间隙的办法，实现减缓磨蚀损环。

本实用新型提供的水轮机新型抗磨蚀导叶结构如图1所示。

图1为水轮机新型抗磨蚀导叶整体侧剖示图，

（1）螺栓，（2）螺母，（3）软弹簧，（4）十字形滑块，（5）硬弹簧，（6）调节垫，（7）导沙裙边，（8）导叶上轴颈，（9）锁栓，（10）螺栓中心孔，（11）连接螺栓，（12）顶盖上抗磨板，（13）底环下抗磨板

图2为导叶整体A－A剖示图

图3为导叶下端面（底部）仰视图        图4为导叶下端面C－C剖示图

图5为导叶裙边局部剖视图        图6为导叶裙边B－B剖示图

水轮机新型抗磨蚀导叶结构是在导叶二个端面处增设倾斜的曲面导沙裙边（7），裙边的单侧宽度为20－200mm，在下轴颈距下端面16－160mm处将导叶分切成两段，在导叶下端面上钻孔开槽，依据设计需要在多孔内分别装入调节垫（6）和压缩硬弹簧（5），在槽内装入十字形滑块（4），用连接螺栓（11）及止口定位将导叶分切成的两段连接成整体，调节弹簧（5）压力使十字形滑块（4）与底环下抗磨板（13）紧贴，并通过弹簧（5）的反作用力，使导叶上端面与顶盖上抗磨板（12）紧贴，在导叶下轴颈的孔槽内插入锁栓（9），锁栓长度等于下轴颈直径，锁栓（9）被孔内软弹簧（3）顶贴于十字形滑块（4）的下端面，通过螺栓（1）调节软弹簧（3）压力后用螺母（2）锁紧，在螺栓（1）的中心轴线上钻有φ6－φ12的通孔（10），以便排出渗漏的积水和泥沙。

本实用新型是这样实现的，将调节垫（6）和压缩硬弹簧（5）装入导叶下端的孔内，在槽内压入十字滑块（4），用连接螺栓（11）及止口定位将导叶分切成的两段连接成整体，调节弹簧（5）压力使十字形滑块（4）与底环下抗磨板（13）紧贴，并通过弹簧（5）的反作用力使导叶上端面与顶盖上抗磨板（12）紧贴，在导叶下轴颈的孔槽内插入锁栓（9），锁栓（9）被孔内软弹簧（3）顶贴于十字形滑块（4）的下端面。安装时，先调节螺栓（1），使其圆柱光杆向上延伸，通过顶紧锁栓（9）将十字形滑块（4）压入槽内，用螺母（2）锁紧；工作时，再将螺栓（1）调松，使十字形滑块（4）能在槽内上下活动。使端面间隙自动控制与保持在最小数值，起到密封作用，从而拦截与自动封住各向（正侧面）的二次窜流，综合实现了尽量消除局部脱流、泥沙高能冲击，间隙窜流及空化干扰等磨蚀损坏根源。

本实用新型具有如下优点：

1.在不改变现有机组部件及导叶传动构件的刚度、尺寸前提下，将导叶二个端面处增设倾斜的曲面导沙裙边，从结构上消除了轴颈鼓包，减缓了泥沙密集大冲角的撞击，扩大了缝隙复盖面积，有效地减轻导叶部位的严重磨蚀损坏，大大延长了大修周期。

2.在导叶下轴颈处将其分切成两段，其用意为易于加工，且组装构成整体后不会影响使用性能与结构本身强度。因下部导叶及下轴颈受弯、扭应力较小，下轴颈短，不会涉及装配精度与配合尺寸。

3.采用螺栓及调节垫来调节弹力，以保证导叶转动时，上端面及下部十字形滑块能紧贴抗磨板，达到拦截间隙二次窜流的效果。