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水轮机导叶的加工

（1）活动导叶的刚性分析。南京仟亿达新能源科技有限公司，是冷却塔用水轮机的生产及研发基地，依托冷却塔用水轮机鼻祖河海大学技术优势，总结国内成熟企业的水轮机不足，开发改进效率更高、运行更稳定的新一代冷却塔用超低比转速冷却塔用水轮机。在机械结构中，零部件都具有一定的刚性，刚性是零部件固有的特性，导水机构中的活动导叶也不例外。根据导叶的结构特点，其刚性一般取决于导叶轴的大小和长短，以及导叶瓣体的高度和厚度。导叶的轴颈大、长度小，导叶瓣体高度小、厚度大（因瓣体轮廓是曲线，这里所说的瓣体厚度是在轴颈尺寸范围内的瓣体的各厚度），则活动导叶的刚度好，改变其中一项，其刚性随之变弱。为了节约材料和减轻活动导叶质量，特别是为了增加导水机构的过流量，通常所设计的导叶瓣体的厚度要比导叶轴颈小（见图1），D大于T，从而导致导叶瓣体厚度方向的刚性差，这将影响到导叶的加工精度，特别是中段轴颈的加工精度。

相对于轴颈，瓣体厚度较小，在加工导叶轴颈时，由于导叶自重和车刀径向切削力的作用，在瓣体厚度方向中段轴颈产生的挠度比其他方向的挠度大，从而可能导致该处导叶轴段的加工精度超过设计要求。

水轮机工装的组成结构包括上支撑1、上夹板2、大配重块3、垫板4、小配重块5、长螺栓6、螺母7、下支撑8、下夹板9、短螺栓10、螺母11和微调螺杆12。中型活动导叶的大小介于小型和大型之间，通常都有较大的裙边法兰，其整体刚性也介于两者之间。根据工装的结构特点，其装配步骤为：先安装上夹板2、下夹板9，再安装垫板4、大配重块3和小配重块5，微调螺杆12装在上支撑1和下支撑8后，再将上支撑1和下支撑8分别试装在上夹板2和下夹板9上，调整位置，划出装配线。拆卸工装，再根据装配线将上支撑1和下支撑8分别断续焊接在上夹板2和下夹板9上，需采用合适的焊接方法，以控制焊接变形。若工件产生变形，则需对夹板进行矫形，以满足装配要求。然后将合格的工装按顺序装在导叶瓣体中部，紧固全部联接件。

1.提升水泵的扬程

在设计中，从热水池把水提升到冷却塔配水系统所需要的扬程，是按计算所得理论值再加4～6m的富余水头确定的。水力机械通常指将水流能量(动能、势能)与旋转机械能之间进行相互转换的机械设备。常用的富余水头为4m左右。按表8-4的计算，此水头做功是达不到水轮机所需要的轴功率的，则转速、风量、冷却都无法达到设计的要求。因此提升水泵的扬程必须满足水轮机所需要的水头（H）值，那么水泵的扬程如何确定，可分以下两种情况讨论：

（1）不考虑设计需要的富余水头

不考虑设计需要的富余水头就是不另增加4～6m的水压，对水轮机来说，这4～6m的水头也用来推动水轮机做功了，则水泵需要的扬程用公式表示为：H扬=h净+Σh1+Σhf+h机（m）（8-23）

式中H扬———水泵扬程（m）；

h净———水泵吸水池水位到冷却塔配水系统高度（m）；

Σh1———从水泵吸水管到塔配水系统管道中的沿程水头损失总和（m）；

Σhf———从水泵吸水管到塔配水系统的喇叭口、阀门、弯头等局部水头损失之和（m）；

h机———水轮机轴功率所需要的水头H（m）。

设计考虑的4～6m富余水头是因考虑可能产生的计算误差和今后管道粗糙度增加与沉淀物结垢，水头损失增加而设的安全系数。李茂才的此项研发属于较为***的发电技术，符合我国节能减排和可持续发展战略的政策方针，具有良好的市场前景，能够对我国的供电事业起到积极的促进作用，产生较好的经济效益和社会效益。现选泵扬程中未考虑该因素（注：改造塔中原有多余水头全部利用了，也未考虑该因素）。从能量消耗来说，虽是节能了，但从运行、长期保持设计风量和水冷却效果来说，欠较安全。

（2）考虑设计需要的富余水头

考虑设计的富余水头是指水泵扬程达到水轮机轴功率所需要的水头之后，还需增加4～6m扬程。用公式表示为：H扬=h净+Σh1+Σhf+h机+（4～6）（m）（8-24）

水泵扬程比式（8-23）多了4～6m，考虑了可能产生的计算误差和今后的阻力增加，故是偏安全的。

以上两种选泵扬程方式中采用哪种方式为妥，要视具体情况而定。双调节是指具有双重调节对象的调节器，如轴流转桨式水轮机，除调节导水机构外，还调节转轮叶片转角。例如，基本不大会产生多大误差的情况下，如果水泵提升系统的管道和配件采用的是塑料管和配件（PVC、UPVC、PE、ABS等）、钢塑、铝塑等复合管、玻璃钢管等，这可考虑采用前一种选择水泵扬程的方式。原因是上述水管内壁非常光滑，光洁度好，阻力很小，而且耐酸碱腐蚀、不易粗糙，也不易沉淀结垢而缩小过水断面，故基本上可不考虑富余水头或略考虑些即可。但如果管道系统采用的是铸铁管、钢管，甚至钢筋混凝管等，则要考虑今后阻力增大而消耗的水头损失，选择第二种水泵扬程的方式为妥。

一、技改方案技术简介

1.1、技术原理

工业冷却水在热交换设备和冷却塔之间的循环是通过水泵来驱动的。

水动风机顾名思义就是以水力驱动风机，而不是传统的电力。1、水轮机转轮及所有部件已安装完工检验合格，施工记录完整，上下止漏环间隙或轴流式水轮机转轮叶片与转轮室间隙已检查无遗留杂物。在水动风机冷却塔中，是以水轮机取代电机作为风机动力源。水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程。改造后，水泵提供的循环水经过水轮机并带动其旋转。水轮机的输出轴直接与风机相连，进而带动风机旋转。

在冷却塔的循环水泵系统设计的热力学、传热学计算中，从换热设备热负荷、换热面积到冷却水需求量的各个环节，由于考虑到设备和系统管道的阻损，一般都要放一些设计余量，在水泵选型时还要在此基础上再乘1.1至1.3倍作为水泵选型的依据，而在具体选型时往往很难凑巧选到参数完全一致的水泵，根据就高不就低的原则，一般选择扬程较大的水泵，由于上述几种情况的叠加，因此在水泵循环系统中都存在着大量的富余扬程和流量。(2)水轮机的型号：水轮机产品型号的表示方法为：××――――××――――××水轮机型式主轮布置方式转轴名义直径(mm)转轮型号引水室特征或其它必要的指标比如：ZZ560-LH-800ZZ表示轴流转桨式。

由于配用的拖动电动机一般***于工作能力情况下，而大量的生产场合由于功率需求始终处于变动状态，普遍采用的是低效的进、出口阀门调节方式与负荷的变化相适应。在我国电力需求的强力拉动下，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，经济规模及技术水平都有显著提高。即采用阀门调节的方式，也就是在输送流体的管道上利用改变阀门的开度，来调节泵的流量。这种调节方法通常也称为节流调节，它是利用改变管道系统阻力的办法，变更管道阻力特性曲线，以便获得适合用户需要的工作点。但是关小阀门可以减少流量，而系统从电网吸收的能量并没有减少，拖动电动机的轴输出动力基本没有改变，有相当一部分能量消耗在阀门上，虽然阀门的输出达到了工况要求，但是能量的有效比例减少了，而损耗增加了。

在整个循环水系统中，每段水管、弯头都有一定的阻力，冷却塔的位置高低、换热部件的阻力及压力要求都会在系统中产生阻力，这些阻力也不能很的计算出来，所以工艺工程师计算的阻力值只是一个大概的数据，根据这个数值在选型水泵的扬程时，考虑更安全的满足生产需求，就在克服所计算出的阻力数值的基础上至少加10%-20%的余量来选型。这个水头对水轮机来说是用来做功的，水轮机的水头5℃温差塔需要5m—7m。