CN101457729B - 水轮机蜗壳制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水轮机蜗壳制作方法，包括如下步骤：根据蜗壳各节段相邻断面、节段夹角α的设计要求，在若干钢板上划出蜗壳不同节段的成形区域，每一钢板上均划有若干连续节段的成形区域；根据成形区域分别将每一钢板卷制成锥管；分别在每一锥管上沿成形区域截取节段；选择旋转节段，将旋转节段旋转180°，使同一锥管截取的各节段形成蜗壳的弯曲状；分别对同一锥管上截取的各节段进行焊接，同一锥管上焊接在一起的各节段形成一组段，从而形成若干组段；对各组段之间进行连接的断面先进行对圆，连续组段之间的断面呈圆形断面并相互对应，再焊接各组段对圆后的断面形成蜗壳整体。本发明可以有效提高生产效率，节约能源，减轻劳动强度。

Description

水轮机蜗壳制作方法
技术领域
本发明涉及一种水轮机蜗壳制作方法。
背景技术
水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。水轮机蜗壳的作用是使水流产生圆周运动，并引导水流均匀、轴对称地进入水轮机，中高水头的反击形水轮机均采用蜗壳引水的方式以改善水流流态。对于混流式和高水头轴流式水轮机，都采用金属蜗壳，并且为节约材料和便于设计，蜗壳通常采用全圆断面形状，相邻两断面间的部分构成蜗壳的一个节段。如图1和图2所示，虽然每一节段的两端断面均为圆形，但因蜗壳的断面方向和尺寸大小沿座环周向变化，需要对每一节段进行处理再焊接为整体，这给钣金放样和制作带来了不便。
中国国家知识产权局于2008年6月11日公告了一名称为大形椭圆形蜗壳壳节成形方法的发明专利，公告号为CN100393441C。根据说明书第1～2页的发明内容部分可知，其方法是先在钢板上划成形区域，用油压机和辊板机初步成形，再加热来矫正初步成形壳节中的扭曲变形部位，从而完成单个壳节；逐一对各个区域成形即完成整个壳节的成形，整个壳节成形完成后，再利用火焰矫正壳节的方法，保证壳节的成形质量。该方法存在的不足为：其只能单个壳节制作，再对各个壳节进行组合焊接成蜗壳整体，而在单个壳节制作、以及各个连续壳节组合过程中需要多次加热整形，工作环境差，所需能耗高，劳动强度大且生产周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水轮机蜗壳制作方法，可以有效解决现有蜗壳单节段制作后再进行组合，需要多次加热整形，能耗高以及劳动强度大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：水轮机蜗壳制作方法，其特征在于包括如下步骤：
A.根据蜗壳各节段相邻断面、节段夹角α的设计要求，在若干钢板上划出蜗壳不同节段的成形区域，每一钢板上均划有若干连续节段的成形区域；
B.根据成形区域分别将每一钢板卷制成锥管；
C.分别在每一锥管上沿成形区域截取节段；
D.选择旋转节段，将旋转节段旋转180°，使同一锥管截取的各节段形成蜗壳的弯曲状；
E.分别对同一锥管上截取的各节段进行焊接，同一锥管上焊接在一起的各节段形成一组段，从而形成若干组段；
F.对各组段之间进行连接的断面先进行对圆，连续组段之间的断面呈圆形断面并相互对应，再焊接各组段对圆后的断面形成蜗壳整体。
进一步，A步骤中的节段夹角α为15°或者22.5°。节段夹角小，使蜗壳各节段之间形成的折线更趋于平滑的圆弧状，利于引导水流。
进一步，A步骤中每一钢板上划有连续节段的数目为2～5个。
更进一步，对A步骤中划出的成形区域进行预切割。由于将钢板卷制成锥管后截取节段的难度较大，而当钢板处于平面状态时截取较容易，因此进行预切割可以有效降低对锥管节段的截取难度。
进一步，F步骤中的对圆过程为先用千斤顶将椭圆形断面初步制成圆形，再对初步成圆形的断面进行加热矫正。
进一步，蜗壳焊缝间隙的允许偏差为0～3mm，降低焊接难度，提高焊接便利性。
进一步，钢板采用Q235A钢板、或者16Mn钢板、或者WDL610A钢板、或者NK-HITEN610U2高强调质钢板、或者ADB610D钢板。选择适当厚度即可满足强度要求，保证蜗壳可以承受不同压强的载荷。
本发明由于采用了上述技术方案，可以有效提高蜗壳生产效率，将钢板卷制成锥管，同一组段中的各连续节段均截取自同一锥管，使节段容易放样和制作，将其中的旋转节段旋转180°后，其两端断面仍然与相邻两节段断面重合，断面之间可以直接焊接成整体，而无需对各个节段均进行单独地成形及加热矫正，既节约能源，减少能耗，又改善工作环境，减轻劳动强度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为现有蜗壳各节段的结构示意图；
图2为现有蜗壳各节段焊接成整体的结构示意图；
图3为本发明水轮机蜗壳制作方法中锥管截取节段的结构示意图；
图4为本发明中旋转节段旋转后与相邻节段焊接成整体的结构示意图。
具体实施方式
如图3和图4所示，为本发明水轮机蜗壳制作方法，根据蜗壳各节段相邻断面、节段夹角α的设计要求，在若干钢板上划出蜗壳不同节段的成形区域，钢板采用Q235A钢板、或者16Mn钢板、或者WDL610A钢板、或者NK-HITEN610U2高强调质钢板、或者ADB610D钢板，对划出的成形区域进行预切割，优选的节段夹角α为15°或者22.5°，节段夹角α取值小，使蜗壳各节段之间形成的折线更趋于平滑的圆弧状，利于引导水流。每一钢板上均划有若干连续节段的成形区域，每一钢板上划有连续节段的数目为2～5个，优选的如图3所示采用3个连续节段：节段I 11、节段II 12和节段III13。根据成形区域分别将每一钢板卷制成锥管1，分别在每一锥管1上沿成形区域截取节段；如图3所示，选择中间的节段II 12作为旋转节段，将节段II 12旋转180°，节段II 12两端的断面仍然与节段I 11和节段III13的断面重合，同时使同一锥管截取的节段I 11、节段II 12和节段III13形成蜗壳的弯曲状。分别对同一锥管上截取的各节段进行焊接，形成若干组段，同一锥管上焊接在一起的各节段形成一组段2，即节段I 11、节段II 12和节段III13焊接成整体形成一组段2；对各组段之间进行连接的断面先进行对圆，连续组段之间的断面呈圆形断面并相互对应，再焊接各组段对圆后的断面形成蜗壳整体，蜗壳焊缝间隙的允许偏差为0～3mm。即如节段I 11所示断面和节段III13所示断面，均需要与其各自相邻的组段断面进行对圆，对圆的过程采用常规的先用千斤顶将椭圆形断面初步制成圆形，再对初步成圆形的断面进行加热矫正。

Claims (7)

1.水轮机蜗壳制作方法，其特征在于包括如下步骤：
A.根据蜗壳各节段相邻断面、节段夹角α的设计要求，在若干钢板上划出蜗壳不同节段的成形区域，每一钢板上均划有若干连续节段的成形区域；
B.根据所述成形区域分别将每一钢板卷制成锥管；
C.分别在每一锥管上沿所述成形区域截取节段；
D.选择旋转节段，将所述旋转节段旋转180°，使同一锥管截取的各节段形成蜗壳的弯曲状；
E.分别对同一锥管上截取的各节段进行焊接，同一锥管上焊接在一起的各节段形成一组段，从而形成若干组段；
F.对各组段之间进行连接的断面先进行对圆，连续组段之间的断面呈圆形断面并相互对应，再焊接各组段对圆后的断面形成蜗壳整体。
2.根据权利要求1所述的水轮机蜗壳制作方法，其特征在于：所述A步骤中的节段夹角α为15°或者22.5°。
3.根据权利要求1或2所述的水轮机蜗壳制作方法，其特征在于：所述A步骤中每一钢板上划有连续节段的数目为2～5个。
4.根据权利要求1或2所述的水轮机蜗壳制作方法，其特征在于：对所述A步骤中划出的成形区域进行预切割。
5.根据权利要求4所述的水轮机蜗壳制作方法，其特征在于：所述F步骤中的对圆过程为先用千斤顶将椭圆形断面初步制成圆形，再对初步成圆形的断面进行加热矫正。
6.根据权利要求1所述的水轮机蜗壳制作方法，其特征在于：所述蜗壳的焊缝间隙的允许偏差为0～3mm。
7.根据权利要求1所述的水轮机蜗壳制作方法，其特征在于：所述钢板采用Q235A钢板、或者16Mn钢板、或者WDL610A钢板、或者NK-HITEN610U2高强调质钢板、或者ADB610D钢板。
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