抽水蓄能电站顶盖特点的一些思考

2019-01-21 11:00

抽水蓄能机组顶盖不仅要承受机组各种工况的水压力和水压力脉动，还有导叶、水导轴承、主轴密封的支撑部件，它的刚度直接影响机组的运行稳定性。

水泵水轮机结构及止漏环的布置，顶盖承受水压力的面积要比相应的常规水轮机大，顶盖与座环的连接面又不能做大，所以顶盖向上变形的问题需要特别重视。为保证顶盖具有足够的刚度，一般要加高顶盖的高度和采用足够数量和厚度的支撑肋板，尽量保证导叶端面附近的变形量为最小，使顶盖内缘部分只产生垂直方向的变形，在结构上保证轴承间隙不受影响。

顶盖的结构比较复杂，其上设有支撑导叶的上轴套和中轴套，在过流面上与导叶端面相对应处铺设有不锈钢抗磨板，抗磨板可焊接也可用螺栓与顶盖把合，在顶盖与转轮止漏环相对应处设有固定止漏环，固定止漏环一般采用螺栓把合在顶盖上，材料选用不锈钢或铜铝合金，材料硬度与转轮止漏环匹配。顶盖内缘设有水导轴承和主轴密封的支撑法兰。此外，为满足水泵水轮机各种工况运行的需要，顶盖设置各种管路。如转轮上腔平衡管、水泵工况充气压水排气管、止漏环冷却水管、主轴密封冷却水管、水导轴承冷却水管以及顶盖过流面各种重要压力点的测量管路等。这些管路的设计与布置要和顶盖的总体结构相协调，而且由于顶盖的运行时振动较大，管路的固定和连接都要特别考虑。

顶盖普遍采用钢板焊接结构，材料一般采用Q345B，顶盖的所有重要焊缝都应进行无损探伤检查。为避免应力集中，焊缝表面应打磨光滑，且有过渡圆角。顶盖与座环间采用螺栓把合，顶盖与座环的连接方式决定顶盖外缘的应力状况，所连接螺栓的预紧力一般要达到顶盖上推力的2倍左右，以防止运行时水压波动而造成螺栓疲劳破坏。为达到此预紧力，螺栓需要有一定的长度，常用的一种结构是在顶盖外缘上形成两层法兰，在其间设加肋板或箱形的支撑，但受力后法兰会出现较高的应力集中。较好的做法是仍采用较厚的单层法兰，而在其上加较大的立筋，所用的螺栓按高应力构件标准设计，螺栓末端要有很好的过渡段，以避免应力集中。