三峡右岸电站水轮机导水机构刚强度性能研究

丁淑华,庞立军

(哈尔滨大电机研究所,黑龙江 哈尔滨 150040)

1 前言

三峡右岸电站机组是我国目前最大的水电机组,为了保证机组的安全稳定运行,对水轮机导水机构中的大部件包括顶盖、导叶和控制环开展刚强度及动态特性研究十分必要。根据混流式水轮机顶盖的受力特点,顶盖的应力水平不是设计的主要矛盾,设计所要关心的是顶盖的轴向变形和径向刚度;对于活动导叶来说,在正常运行工况下,导叶瓣体上下游水压力差较小,导叶的应力和变形都很小,因此在计算过程中主要考虑紧急停机和剪断销破坏两种工况;控制环的外载主要来源于接力器的作用力,在分析过程中对控制环采取加筋板、调节压板间隙的方法来控制其变形,并对控制环在吊装过程中的应力和变形进行了分析。

水轮机基本参数如下:

额定功率 Nr: 710MW

机组额定转速 nr:75.0r/min

机组飞逸转速 np:150r/min

导叶中心线 Z: 57m

下游水位 hD: 62m

上游水位 hU: 175m

升压水头 hP: 152.4m

活动导叶个数: 24个

2 导水机构主要部件有限元分析

2.1 顶盖

三峡右岸电站水轮机顶盖采用箱式结构设计,由于结构具有周期对称性,计算模型取整体结构的1/24即可,其计算模型如图 1所示。计算工况主要是正常运行工况、静水关闭工况和升压水头工况;计算载荷为过流面水压力,同时考虑了顶盖自身重量以及控制环和轴承的重量。图 2为顶盖在水轮机工况的变形分布图,表 1给出了顶盖在 3种工况下的应力与变形结果。

表1 顶盖在 3种工况下的……