抽水蓄能机组座环结构特点的思考

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座环是抽水蓄能机组水轮机的基础,它由上下两上断面交大的圆环和圆周上排成若干固定导叶叶片所组成,座环结构主要有两类,一是过去传统使用的碟形边座环;二是不行边座环。

以前常规水轮机多使用碟形边座环,主要由蜗壳过渡到导叶的距离内有一个较缓的收缩段,有利于水流平顺地进入导叶通道。在用于水泵水轮机时,过渡段对水轮机工况同样有利,水泵工况的水流反向通过这个过渡段也没有发现明显的不利影响。在结构上,碟形边座环的外缘与蜗壳各节和连接处都在同一直径上,由于这一限制,蜗壳的小断面必须使用椭圆断面,因而造成椭圆断面与蜗壳连接处座环和蜗壳的应力比较大。

平行边座环主要从改善座环受力条件提出的。使用平行座环可以有效的降低固定导叶的应力,平行边座环的上下环过流面都是平板形,有利于用厚钢板制作,也有利于与固定导叶的焊接。平行边座环的结构允许蜗壳各节的连接点不在同一直径 上,因而可以少用或不用椭圆断面,减少了面加工的难度。平行边座环的边缘伸入蜗壳里同,好象对水流有一个突变,但通过水力试验证明,同一转轮使用两种座环的水流分布情况差不多。使用平行边座环的水力性能与使用碟形边座环并无差异,而平行边座环结构在加工上却有较大的优点,因此得到广泛的应用。

座环固定导叶在水泵水轮机上起引导水流的作用,同时也是受力部件,因此,固定导叶翼型设计,除了满足水力性能的要求,还要满足强度的要求,为满足强度的要求,选取数目较多长而薄的固定导叶,其数目一般为活动导叶的一半(如葛野川)或相等。水泵水轮机固定导叶翼的设计,要同时满足水轮机工况和水泵工况水力性能的要求,因此,翼型没有明显的头尾部的区别。

同于抽水蓄能电站水头一般比较高,相对应座环的应力水平也较高,因此水泵水轮机座环通常采用可焊性较好的中高强度低合金钢材制造,座环上下环板一般采用抗撕裂钢板,如Z35。

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