[发明专利]水力机械

说明书

技术领域

本发明是关于水轮机、水泵或水泵水轮机等水力机械、特别是涉及易于拆装的水力机械。

背景技术

通常，水轮机或水泵等水力机械设置在二层式结构的建筑或中圆筒式结构的建筑中。图15表示了圆筒式结构的建筑内设置的传统水力机械，该水力机械中具有与输送图中未示的上水池水流钢管连接的箱体1和由设置在箱体1内周的固定叶板29及上下夹持该固定叶板2a形成水流通路的环形部件组成的支口。

支口2上设置有上侧法兰2b和下侧法兰2c，同时，在上盖3上设有上盖法兰3a，由于该上盖法兰3a用螺栓紧固在上侧法兰2b上，使上盖3得以安装在支口2上。

另一方面，下盖4处设有下盖法兰4a，由于该下盖法兰4a用螺栓紧固在上述下侧法兰2c上，使下盖4得以安装在支口2上。

在上述上盖3和下盖4之间，上述固定叶板2a内侧的流路上配置有圆形羽翼状导向叶板5，该导向叶板5的上支轴5a由设在上盖3上的上部轴承6及中间轴泵7支承且可自由转动，其下支轴56由设在下盖4上的下部轴承8支承且可自由转动。这样，由该导向叶板5调整了流量的水流至叶轮9，通过叶轮9后再经过上吸管10最后排放到排水通路上。

上述叶轮9连接在水轮机主轴11的下端部，其回转力矩通过水轮机主轴11传递给发电机使之发电。

上述上盖3上形成有叶轮外周9a的外周密封，同时分别设置了导向叶板臂12、导向叶板衬环13及导向环14。

在上述支口2的上部，设置有形成水轮机安装槽壁的下槽衬套15及上槽衬16，在该上、下槽衬套15及16外部，如图16所示，设有由混凝土浇灌而成的水轮机槽17。该水轮机槽17可以充分承受作用在下槽衬套15上的发电机静载荷、回转部件重量以及运行时水流冲击载荷等。水轮机室19的大小由该水轮机槽17的大小和设置在水轮机室19的修理用空间等的大小来确定。

具有上述结构的水力机械中，特别是具有大容量水泵水轮机的发电系统中，在发电机下部轴承座处设有轴向上推轴承和下部导向轴承，为了提高刚度使轴向载荷变化也不会引起变形，必须使其直径尽可能小。所以，为了减小发电机下部轴承座的直径，就必须使安装下部轴承座的上槽衬套16具有很小的直径。

由于传统的水力机械结构庞大且为了维护时容易拆装，将上盖3设计成四片结构，上槽衬套16的内径最小尺寸须能使上述各分割片垂吊通过。综上各方面原因，上槽衬套16的内径比下槽衬套15的内径小。

由于传统的上盖3是上述的4片结构，所以上盖3的组装必须有下列步骤：是在导向叶板5上按复杂的顺序将各片组装并用螺栓紧固成一体，然后将组装好的上盖3安装在导向叶板5的上支轴5a上。

上述上盖3的组装过程是先将较重部件从上方用吊车通过狭窄的上槽衬套16吊下来，然后在导向叶板5上方很高且狭窄的槽内进行组装，所以需要熟练的工作人员花费数日严格操作地能完成。

在水力机械安装现场，为了使静止部件对准中心，必须先将上盖了初步装配，空心操作完成后再将上盖3拆开吊起，其后安装好叶轮9和水轮机主轴11后再次装配上盖3。

由于上述原因，即上盖3须经初装、拆卸、再次装配的过程，使现场作业须两周左右时间，近年来，在现场施工过程中，缩短工期尽早供电的要求越来越强烈，所以缩短上盖3的组装作业时间成为承待解决的课题。

此外，在制造方面，4片结构与整体结构相比，其制造周期约为1.5倍左右，同时增加了成本，且强度变坏。

水轮机槽17的外径尺寸是根据相应于下槽衬套15内径的发电机静载荷，回转部件重量及水力机械运行过程中产生的水的冲击荷重所计算出的混凝土必要厚度确定的。下槽衬套15的内径孔由于要保证留出紧固上盖安装螺栓所用工具的操作空间，所以比上盖3的外径要大，随之，水轮机槽外径尺寸也变大，则水轮机房地面所需保养维修用空间反而不足，如果要增大地面所占空间，那么随之建设费用就会增大。

由于上述上盖了的拆装作业须在导向叶板5上进行，所以导向叶板5上必须有放置上盖3分割中需要的高度和空间，确保该空间所具有的尺寸就成了下槽衬套15的高度。发电机安装位置是在下槽衬套15高度的基础上确定的，所以，即使将发电机高度降低以减小建筑物的高度  但只要上盖3的组装方法不改变就无法降低上述有关高度，也就不能缩短建议周期、降低建设费用。

由于发电机安装位置很高，水轮机主轴11及发电机轴的长度变长而临界的危险转速降低，所以须将轴径加粗以提高刚度。