三峽右岸電站水輪機導水機構剛強度性能研究

丁淑華,龐立軍

(哈爾濱大電機研究所,黑龍江 哈爾濱 150040)

1 前言

三峽右岸電站機組是我國目前最大的水電機組,為了保證機組的安全穩定運行,對水輪機導水機構中的大部件包括頂蓋、導葉和控制環開展剛強度及動態特性研究十分必要。根據混流式水輪機頂蓋的受力特點,頂蓋的應力水平不是設計的主要矛盾,設計所要關心的是頂蓋的軸向變形和徑向剛度;對于活動導葉來說,在正常運行工況下,導葉瓣體上下游水壓力差較小,導葉的應力和變形都很小,因此在計算過程中主要考慮緊急停機和剪斷銷破壞兩種工況;控制環的外載主要來源于接力器的作用力,在分析過程中對控制環采取加筋板、調節壓板間隙的方法來控制其變形,并對控制環在吊裝過程中的應力和變形進行了分析。

水輪機基本參數如下:

額定功率 Nr: 710MW

機組額定轉速 nr:75.0r/min

機組飛逸轉速 np:150r/min

導葉中心線 Z: 57m

下游水位 hD: 62m

上游水位 hU: 175m

升壓水頭 hP: 152.4m

活動導葉個數: 24個

2 導水機構主要部件有限元分析

2.1 頂蓋

三峽右岸電站水輪機頂蓋采用箱式結構設計,由于結構具有周期對稱性,計算模型取整體結構的1/24即可,其計算模型如圖 1所示。計算工況主要是正常運行工況、靜水關閉工況和升壓水頭工況;計算載荷為過流面水壓力,同時考慮了頂蓋自身重量以及控制環和軸承的重量。圖 2為頂蓋在水輪機工況的變形分布圖,表 1給出了頂蓋在 3種工況下的應力與變形結果。

表1 頂蓋在 3種工況下的……