热能与动力工程设计说明书样本.doc

爱力量大到能够使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒沙石也不能容纳。少为失败找理由多为成功找方法大多数人想要改革这个世界却不晓得即时从小事做起毕业设计（论文）题 目轴流式水轮机结构设计 及导叶应力分析 专 业 热能和动力工程 班 级 动094 班 学 生 指导老师 教 授 年摘 要 此次设计关键是经过查阅相关设计手册对型号为ZZ600-LH-300水轮机进行结构设计和对导叶进行应力应变分析而且对带裂纹导叶进行了应力应变分析首先对水轮机总体结构作出设计其次完成了导水机构装配情况设计及其传动系统设计另外结合电站具体情况和中国制造业发展现实状况还对水轮机部分零部件比如主轴导叶控制环导叶臂等零件作了设计经过使用CAD绘图此次设计过程愈加便捷设计结果愈加正确 此次设计应力应变分析是经过ANSYS平台软件进行其中包含用NX.UG软件建模用ANSYS ICEM CFD软件对导叶流场进行网格划分用CFX软件进行流场数值计算用ANSYS软件进行模态分析和静力分析关键字：水轮机结构设计数值分析模态分析应力分析ABSTRACTAccording to consulting the design book and referring the built up stationthe present paper is to design the structure of Kaplan turbine ZZ600-LH-300 and make analysis of stress and strain firstly make the design of the architectural structurethe guide vanes machanism assembly and the system of the way to drive the guide vanes.Besidesconsidering the situation of the power station and now the development of the manufactory at homewe have designed some of the parts in details such as the principal axisthe guide vanesthe discharged ringthe arms of the guide vanes.Using the CADthe process of design is more convenient and the result is more accurate. This design made analysis of stress and strain on the guide vane of the models through the ANSYS platform software including using NX.UG software modeling meshing the flow field of the guide vane through ANSYS ICEM CFD software CFX software is used to numerical calculation modal analysis and static analysis is done through ANSYS software. KEY WORDS: hydroturbine architectural design numerical analysis modal analysis stress analysis目 录1 序言11.1 概述112 设计内容21.3 原始资料22水轮机总体结构设计32.1绘制轴面流道图32.2 座环设计52.3活动导叶及导水机构装置零件72.3.1 活动导叶翼型72.3.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择82.3.3 导叶密封结构92.3.4 导叶轴颈密封102.3.5 导叶套筒122.3.6 导叶轴套132.3.7 导叶臂152.3.8 导水机构装配尺寸172.3.9 导叶传动机构182.3.10 连接板192.3.11 套筒202.3.12叉头销202.3.13 叉头222.3.14 连接螺杆232.3.15 剪断销242.3.16分半键252.3.17端盖262.4 控制环272.5 主轴及其隶属部分282.5.1 主轴直径计算282.5.2主轴结构设计292.5.3 水导轴承302.5.4主轴密封332.6 操作油管332.7 转轮部分342.7.1 叶片342.7.2 转轮体352.7.3 叶片操作机构和接力器362.7.4 泄油阀372.7.5 叶片密封装置372.8 底环382.9 顶盖和支持盖392.10 真空破坏阀392.11 导水机构传动系统总设计402.11.1 确定导叶开度403 应力分析433.1 导叶模型建立433.2 导叶周围流道模型建立433.2.1 单周期流道网格划分443.3 CFX数值计算453.3.1 边界条件451.定常流动计算边界条件452.进口边界条件463.出口边界条件464.固壁面边界条件463.4定常流动计算结果分析463.5 导叶模态分析和静力分析483.5.1 约束施加483.5.2荷载施加493.5.3模态分析493.5.4 静力分析513.6 带裂纹缺点导叶导叶分析523.6.1 带裂纹导叶模型523.6.2 带裂纹导叶有限元网格划分523.6.3 模态分析结果533.6.4 静力分析结果543.6.5 结论554 总结56 致谢57 参考文件581 前 言1.1 概述 能源作为经济发展物质基础在中国社会主义现代化建设中起着决定性作用为确保国民经济可连续发展能连续供给能源就必需得到确保伴随中国经济快速发展能源需求逐年上升这么以煤炭为主能源结构不仅在很大程度上限制了经济快速发展同时也引发了能源安全和环境污染等重大问题基于以上问题考虑水能作为安全、可靠、清洁可连续能源越来越受到大家重视中国拥有世界上最为丰富水能资源但水能开发率较低为了满足人民日渐增加电力需求和化石能源有限性之间矛盾主动开发水电已经成为中国当务之急 多年来水轮发电机组容量、尺寸及转速不停提升水轮机尺寸越来越大而叶片厚度越来越小其固有频率大大降低水轮机各过流部件在运行过程中受到多种不平衡力作用工作环境很复杂多种水力不平衡力和激振源相互藕合使过流部件产生振动多年来投产轻易引发因为导叶和转轮动静干扰或叶道涡等影响产生水压脉动共振成为叶片产生裂纹关键根源 水轮机过流部件刚强度、振动特征和疲惫破坏是设计、运行部门等所关注问题伴随有限元方法日益成熟在水轮机过流部件刚强度分析中应用逐步普及对于叶片振动问题是包含到固体力学、振动力学、水力学、计算流体力学、材料力学等多学科综合性课题其包含知识内容极为广泛 所以在工程实际中对转轮叶片刚强度分析显得越来越关键尤其对于分析水轮机叶片裂纹事故并预防其发生含相关键作用现在工程中在轴流式转轮刚强度分析中大多利用现代计算机技术采取ANSYS有限元分析计算方法对该水轮机叶片在最大水头下强度进行分析计算1.2 设计内容 一、绘制水轮机转轮 1.按给定水轮机型号和转轮直径等参数确定水轮机转轮番道 关键特征尺寸绘制转轮番道图 2.应用CAD软件绘制导叶单线图导叶部署图 3.导叶最优开度下实体造型 4.划分网格并计算进行流场分析； 二、应力应变分析 1.正常导叶和带裂纹导叶有限元网格划分 2.正常导叶和带裂纹导叶固有频率分析 3.正常导叶和带裂纹导叶静力分析 三、外文翻译 1.3 原始资料此次毕业设计基础参数以下：水轮机型号ZZ600-LH-300出力（kw）2500设计水头（m）6.2额定转速（r/min）125最大水头（m）7.8设计流量（m3/s）51.5最小水头（m）42 水轮机总体结构设计2.1绘制轴面流道图 查阅水轮机设计手册得型号为ZZ600-LH-300水轮机模型流道尺寸和转轮室尺寸分别图2-1图2-2所表示依据百分比换算所得真机流道尺寸和转轮室尺寸如表2-1表2-2所表示：图2-1 ZZ600流道尺寸表2-1 流道尺寸参数符号真机数值（mm）参数符号真机数（mm）D13000R22832Z14d2876D03765d3876Z020d4832.5b01464h1717dB999h2276R1708h3324 轴流式水轮机转轮室是水轮机过流通道一部分转轮室外形和选择转轮型号相关本水电站转轮型号为ZZ600其转轮室结构以下图所表示图2-2 ZZ600转轮室尺寸表2-2 ZZ600转轮室尺寸参数符号模型数值mm真机数值mmR150150R2100300R35001500R43851155R（球）5001500h1209627h2154462H555165h481243D29731919D3981294388 在电站运行时因为水流压力脉动在转轮室上作用有很大周期性载荷为加强转轮室刚度并改善转轮室和混凝土结合在转轮室四面有环向和竖向加强筋并用千斤顶和拉紧杆将转轮室牢牢靠定在二期混凝土中2.2 座环设计 座环是反击式水轮机基础部件之一除了承受水压力作用外还承受整个机组和机组段混凝土重量所以要有足够强度和刚度其基础结构是由上环、下环和固定导叶组成 因为本水电站水头较低小于40m故而选择和混凝土蜗壳连接座环考虑到电站基础资料现对制造质量提出以下要求： 1)此座环所选材料为 ZG30采取铸造结构； 2)考虑到其强度要求钢板厚度选择为75mm； 2)全部过流表面打磨光滑至表面粗糙度为3.2； 3)固定导叶进口端节距误差不超出0.0015Da； 4)顶盖和底环把合面平行度误差不超出0.025 毫米/米； 5)分瓣结构合缝面粗糙度为6.3合缝面间隙通常不超出0.05 毫米局部许可有0.150.3 毫米凹陷部分（深度小于接合缝1/3长度不超出接合缝总长1/5）但不许可有突起 座环尺寸和转轮型号、直径相关其固定导叶形状又取决于水力和强度计算所以座环尺寸改变原因较多不可能完全统一参考水轮机设计手册104 页表6-14 选出座环基础尺寸再依据电站实际情况稍作改动设计以下图2-3表2-3所表示：表2.3 水轮机座环尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）Db5150H1=b0+10-251475Da4500R200k75其中参数符号对应 图2-3 水轮机座环（依据蜗壳而定）图2-3 水轮机座环2.3活动导叶及导水机构装置零件2.3.1 活动导叶翼型 水轮机导水机构作用关键是形成和改变进入转轮水流环量确保水轮机含有良好水力特征调整流量以改变机组出力正常和事故停机时封住水流停止机组转动 圆柱式导水机构导叶叶形通常有对称形和非对称形（正曲率）两种标准叶形因为对称形导叶通常见于含有不完全包角高比转速轴流式水轮机中故本设计中采取对称形叶形参考水轮机设计手册中137 页表8-5再依据本水轮机具体情况得对称形导叶叶形断面参数以下表： 表2-4 导叶翼型参数参数符号数值(mm)参数符号数值(mm)D13000k5.8D03765r44.4Z020L665a56.7L1322.5b69.1L2342.5c71.8d0138.7d69.1m57.1e62.5其符号所代表意义见图 2-4: 图2-4 导叶翼型图2.3.2 导叶结构系列尺寸和轴颈选择 导叶轴颈可按转轮直径 D1使用水头H1（指最高水头）导叶相对高度b0/D1从水轮机设计手册中146 页表8-10 初选轴颈db选得db =115mm再依据db=115mm 从设计手册中表8-9 查得导叶结构其它尺寸以下表： 表2-5 导叶尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115hA95da95hB140d1125hc200dc105h120d2110h2110dm30h345d3M24h412d432h56d5109H 参考617其中参数符号所代表下图2-5中符号图2-5 导叶结构尺寸导叶材料为ZG20MnSi整铸为确保导叶转动灵活导叶上、中、下三个轴颈要同心径向摆度小于中轴颈公差二分之一导叶体端面和不垂直度许可误差不超出0.15/1000导叶过流表面型线要正确制造中应用样板检验2.3.3 导叶密封结构导叶关闭后导叶体立面应该有很好密封因为本机组属于低水头机组所以采取圆橡皮条直接镶入鸽尾槽内封水这种结构制造简单但只适适用于40 米水头以下机组因为水头太高会把圆橡皮条冲掉从水轮机设计手册上148 页表8-12 查得圆橡皮条和鸽尾槽尺寸以下表：（因为导叶体较高可在中间加焊数段钢筋使橡皮条分段固定）表2-6 圆橡皮条和鸽尾槽尺寸参数符号数值（mm）a9b9.5c2其中参数符号对应下图2-6中符号：图2-6 导叶密封2.3.4 导叶轴颈密封 导叶中轴颈密封多数装在导叶套筒下端现在不少机组中已改用L型密封实践证实封水性能很好结构简单L型密封圈和导叶中轴颈之间靠水压贴紧封水所以轴套和套筒上开有排水孔形成压差密封圈和顶盖配合端面则靠压紧封水所以套筒和顶盖端面配合尺寸应确保橡胶有一定压缩量密封圈材料采取中硬耐油橡胶模压成型其尺寸大小以下表2-7： 表2-7 中轴颈密封参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115h18d12014d111024d2155R20.5R51.5其中参数符号意义对应图2-7： 图2-7 中轴颈密封 导叶下轴颈密封关键是预防泥沙进入发生轴颈磨损下轴颈密封通常采取O型橡皮圈密封结构其尺寸大小以下表2-8：表2-8 下轴颈密封参数符号数值（mm）db115D95d7.5其中参数符号意义对应图2-8：图2-8 下轴颈O型密封 导叶中轴颈处虽有密封装置但因导叶是转动不可避免会有少许漏水其排除方法关键是经过自流排水或水泵排水将漏水排出对于轴流式水轮机导水机构套筒处得漏水由排水管集中到顶盖下部轴承支架内连同主轴密封处漏水由水泵抽水至电站集水井2.3.5 导叶套筒 导叶套筒是固定活动导叶上中轴套部件采取HT21-40铸铁铸造套筒结构和主轴材质、密封结构和顶盖高度相关分段套筒虽有质量小便于加工轻易调整装配等优点但因为受到机组尺寸限制此次设计仍选择传统整体圆筒形结构套筒尺寸大小以下表2-9：表2-9 导叶套筒参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115d726d1320d86d2195h210d3120h135d4130h2115d5135h353d6280Z6H 参考430其中参数符号对应下图2-9中符号： 图2-9 导叶套筒为满足于导叶臂装配要求最终取H=430mm2.3.6 导叶轴套 导叶轴套现在已广泛采取含有自润滑功效工程塑料替换这么不仅简化了结构而且节省了大量有色金属降低成本该设计中导叶套筒采取尼龙1010其吸水性小尺寸较为稳定经过离心熔铸成型适合在水轮机导叶、连杆等部位应用a） 上轴套尺寸系列如表2-10 所表示：表2-10 上轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dc105h37d1105h16d2120h212d3119.61d4150表中参数符号意义见图2-10： 图2-10 上轴套b） 中轴套尺寸系列如表2-11 所表示：表2-11 中轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115h115d1115h125d2130h26d3129.6d56d41350.8表中参数符号意义见图2-11：图2-11 中轴套c） 下轴套尺寸系列如表2-12 所表示：表2-12 下轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）da95h90d195h16d21100.8d3109.6表中参数符号意义见图2-12：图2-12 下轴套2.3.7 导叶臂 依据叉头传动机构装配尺寸从水轮机设计手册上165 页表8-23查出导叶臂及其销孔尺寸以下表2-132-14：表2-13 导叶臂参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115H154Dc105DL181D1144de42D2148K8d2120R120dm35Df11d3M16T0.2d422其中参数符号意义对应图2-13(左) :表2-14导叶臂销孔尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dcn40DC11R65h40B140h155其中参数符号意义对应图2-13 ：图2-13 导叶臂2.3.8 导水机构装配尺寸 导水机构大部分零件应做到标准化、系列化在水轮机设计手册上132页查表8-1可得出按转轮系列尺寸编制导水机构装配系列下表2-15是本水电站对应导水机构装配尺寸：表2-15 导水机构装配尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值(mm)D13000Dc2400Z020LH500D03765lp25030lc410其中参数符号意义对应图2-14图2-14导水机构装配 2.3.9 导叶传动机构 鉴于叉头传动机构受力情况好所以本水电站采取叉头传动机构其关键是由导叶臂、连接板、叉头、叉头销、连接螺杆、螺帽、分瓣键、剪断销、轴套、端盖和赔偿环等组成参考水轮机设计手册164页表8-25可得出此次设计导叶传动机构装配尺寸如表2-16所表示： 表2-16 导叶传动机构装配尺寸参数符号数值(mm)参数符号数值(mm)接力器直径dc410d268D3/jdZ020h45d1M484h160dn60D/dc导叶中轴颈db115dcn45D4/dc4分瓣键直径dm35D/gc2.3.10 连接板 依据叉头传动机构装配尺寸从水轮机设计手册上167 页表8-29到表8-30查出连接板尺寸以下表2-17：表2-17 连接板尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D1165DR250R1100h40K0.02h155Dcn40D4l20D258D3l1=l262d1150c1d2M24其中参数符号意义对应图2-15： 图2-15 连接板2.3.11 套筒 依据连接板D2=100从水轮机设计手册上168 页表8-33查出轴套尺寸以下表2-18：表2-18 轴套尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dn70Dh78d278jdh18d183c2.5其中参数符号意义对应图图2-16：图2-16 轴套2.3.12叉头销依据套筒dn=70D从水轮机设计手册上170页表8-36查出剪断销尺寸以下表2-19：表2-19 叉头销尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dn70dch210d70gbD59d165gbb3.5d269R1.5d362c3h88d03h130r1.5H143其中参数符号意义对应图2-17：图2-17 叉头销2.3.13 叉头 依据连接板dn=70从水轮机设计手册上167 页表8-31查出叉头尺寸以下表2-20： 表2-20 叉头尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1M564L150d270DL195d365DR62d4100r12H140r16h90c12h125S20其中参数符号意义对应图2-18：图2-18叉头2.3.14 连接螺杆 依据连接板d1=M56从水轮机设计手册上168 页表8-32查出叉头尺寸以下表2-21：表2-21 连接螺杆尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）d1M564b24d260b18d350r2S50c3l135其中参数符号意义对应图2-19：图2-19 连接螺杆2.3.15 剪断销 依据连接板Dcn=80mm从水轮机设计手册上170页表8-35查出剪断销尺寸以下表2-22：表2-22 剪断销尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）Dcn40dc4r1d20h14.5d239h210d345h40d440l38b4L90b13其中参数符号意义对应图2-20：图2-20剪断销2.3.16分半键 依据上轴直径dc =230mm从水轮机设计手册上169 页表8-34查出分半键尺寸以下表2-23：表2-23 分半键尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）dc105b16.4dm35K4L110c1B34b118.6l1140h210l2110h325h5h46其中参数符号意义对应图2-21：图2-21 分半键2.3.17端盖 依据轴颈db=250mm从水轮机设计手册上171页表8-37查出端盖尺寸以下表2-24：表2-24 端盖尺寸 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）db115h124d1195R52.5d21061M20d345218d426338d5135d665h32其中参数符号意义对应图2-22：2-22 端盖2.4 控制环 控制环是传输接力器作用力并经过传动机构转动导叶环形部件在此次设计中采取A3铸造依据水轮机转轮直径查水轮机设计手册第185页图8-34及其表8-52到表8-54得出控制环尺寸以下：表2-26 控制环尺寸（总体） 参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）DC2400Dy2550Z020S25R12其中参数符号意义对应图2-23： 图2-23 控制环（总体）2.5 主轴及其隶属部分2.5.1 主轴直径计算主轴外径尺寸能够依据机组扭力矩初选扭力矩按以下公式计算：式中 ： N-代表主轴传输功率（千瓦）n-代表主轴转速（转/分）由原始资料：N=8.8MW=8.8KW n=187.5r/min所以 依据水轮机设计手册上 319 页图12-12 扭力矩和主轴外径关系曲线查得D200（mm）主轴内孔直径按水轮机设计手册320 页上公式12-2 计算：式中 ：D-主轴外径（厘米）N-主轴传输功率（千瓦）n-主轴转速（转/分）max-最大许用应力（千克/厘米2）初选主轴材料为 ZG20MnSi其中max=550 （千克/厘米）所以依据主轴内孔直径公式计算得：但为了确保主轴有足够刚强度可将主轴内径按标准直径系列取为400mm 2.5.2主轴结构设计 主轴是水轮机关键部件之一用来传输水轮机转轮产生转矩（功率）使发电机旋转产生电能同时承受轴向水推力及转动部分重量它毛坯采取 ZG20MnSi 整锻因为本机组是大型轴流式水轮机在主轴内装有操作油管所以主轴必需要有中心孔同时这么空心轴不仅减轻了主轴质量提升轴刚度和强度而且还能消除轴心部分组织疏松等缺点便于检验主轴和转轮连接结构在设计中采取转轮上盖和主轴法兰合一结构主轴一端和发电机相连另一端和转轮相连查水轮机设计手册上312页表12-3 得轴尺寸以下表2-29：表2-29 主轴尺寸参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）参数符号数值（mm）D400d2102R35D725h100R16Db580h1115R2375Dp415l45R35D2717l145f2D3410l28Z20d360m1.5C12d360C115db68d170其符号所代表意义以下图2-24所表示: 图2-24 主轴（其中上边为水轮机端下边为发电机端） 2.5.3 水导轴承 水轮机导轴承型式很多现在比较常见有水润滑橡胶轴承;稀油润滑有转动油盘、斜油槽自循环筒式轴承和稀油润滑油浸式分块瓦轴承其它型式轴承如稀油润滑毕托管上油方法轴承在中、小型机组中虽有采取但近期已被斜油槽自循环筒式轴承所替换干油润滑轴承中国利用不多查水轮机设计手册345页此次设计中采取稀油润滑分块瓦式轴承关键是因为以下原因：稀油润滑分块瓦式轴承即使有密封在轴承下部转轮悬臂大成本高平面部署尺寸大等缺点但鉴于其受力均匀轴瓦研刮、调整方便运行安全可靠在大中型机组中应用较多其结构图2-25：:图2-25 稀油润滑分块瓦式水导轴承此次设计中 Nr=2500kWn=125r/min再参考中国部分运行机组结构参数其尺寸对应下表2-31：表2-31 水导轴承参数符号数值参数符号数值N（千瓦）2500瓦宽B（毫米）250n（转/分）125瓦数10轴颈直径（毫米）610B/L0.8轴颈直径De（毫米）738轴瓦单边间隙（毫米）0.25瓦高L（毫米）666使用部位水导 考虑此次设计中其它部件部署情况针对以上数值作出了一定变动具体参考总装图中尺寸 另外对于稀油润滑分块瓦式轴承此次设计选择将轴领作为主轴轴身上附加物以后和轴身焊成一体轴领采取和主轴一样材质铸件或锻件粗加工后焊于轴身上并经退火处理消除焊接应力退火前主轴内孔灌以铸铁铁屑或黄砂两端封闭以降低内孔氧化轴颈下部开有成一定角度或径向通油孔当主轴旋转时此孔起着油泵作用将经过冷却器冷却后润滑油输送到轴瓦面及轴承体空腔内工作后热油经轴承体上部油孔和顶部流向冷却器形成油循环轴领下部通油孔数目在2432范围内孔直径取30mm挡油箱以上轴领处开有数个通气孔以平衡轴领内外侧压力预防油和油雾外溢轴领处结构以下图2-26：图2-26轴颈处结构此次设计中油盆选择用A3钢板焊接并在制造过程中进行煤油渗漏试验分块轴瓦采取ZG30、滑动面浇注ChSnSb11-6锡基轴承合金垫板采取30Cr并有以下制造要求：本体铸成整圈分割成若干块合金浇注前挂纯锡不许脱壳瓦面粗糙度为8瓦后面支顶垫板和后面贴紧不许有间隙垫片热处理HRC3540支顶螺丝材料为锻钢35热处理HRC40细牙螺纹和螺帽选配分块瓦轴承体材料为ZG30支顶螺丝孔中心线和轴心线垂直轴承体法兰面和分块瓦承托面平行误差不超出0.030.05毫米2.5.4主轴密封主轴部分密封装置分两种一个是机组正常运行中橡胶轴承压力水箱密封稀油轴承下部预防机组漏水主轴密封这一个密封结构形式很多如盘根、垫料式密封单层或双层橡胶密封径向式端面碳精块（尼龙块）密封水泵密封等等此次设计中采取是水压式端面密封这种密封方法检修维护方便结构简单工作寿命长其结构见图2-30另一个是机组停机检修轴承和轴承下部主轴密封时预防尾水往机坑内泄漏检修密封这种密封结构形式有空气围带式、机械操作式或抬机密封等多个在此次设计中采取是空气围带式密封采取压缩空气压力是47 千克/厘米2其所采取围带剖面尺寸见下图2-27： 图2-27水压式主轴密封2.6 操作油管转桨式水轮机转轮接力器操作油管装于主轴中心孔内通常操作油管用两根无缝钢管组成内外两个压力油腔上部接至受油器下部和转轮接力器活塞杆连接操作油管外油腔和转轮接力器活塞上部油腔联通内腔则和活塞下部油腔联通此次设计中操作油管被分为数段使用方法兰连接这关键是考虑到电站部署主轴和接力器结构改变为满足动作灵活加工、装卸方便依据水轮机设计手册中要求参考已经有电站资料本水电站操作油管水轮机段得结构图2-28所表示：图2-28 操作油管示意图2.7 转轮部分2.7.1 叶片叶片由本体和枢轴组成叶片本体和枢轴连接方法有两种一个是用分别整体铸造；一个是采取分开铸造加工后用螺钉或销钉等机械零件组合因为本机组属于大型机组所以叶片和枢轴采取分别铸造然后用螺钉连接叶片材料为ZG20SiMn因为该材料抗汽蚀性能差所以依据电站运行条件在表面堆焊不锈钢层以提升转轮抗汽蚀性能叶片枢轴支承在转轮体上采取滑动轴承结构轴承衬为青铜2.7.2 转轮体 转轮体外表面是过流通道一部分其内部则装有全部叶片和操作机构上部和主轴联接下部接泄水锥形状较为复杂在此次设计中转轮体采取ZG20MnSi 整铸而成转轮体外圆采取球形结构球形轮毂能使叶片和转轮体表面配合良好在多种叶片转角下它们之间间隙能够很小从而减小容积损失在此次毕业设计中转轮体和主轴联接时采取是转轮上盖和主轴法兰合一结构 图2-29转轮结构图2.7.3 叶片操作机构和接力器叶片操作机构型式很多此次设计采取是带直连杆操作架结构因为其零件数少结构简单转轮体高度可降低故其在水轮机