CN104141578A - 一种水轮机控制环立面抗磨板的选型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水轮机控制环立面抗磨板的选型方法，步骤为：计算立面抗磨板的静压应力P_V＝0＝(π/4*d²)*Pmax/(N’*B*L)，其中：N为立面抗磨板的总数量，N≤14时，N’为2，N＞14时，N’为4；Pmax为导叶接力器最大油压，d为导叶接力器活塞杆直径，B为单个立面抗磨板宽度，L为单个立面抗磨板长度；计算立面抗磨板滑动速度V＝D_v/D_y*S/T_s，D_y为两个控制环大耳孔距离、D_v为立面抗磨板外圆直径，S为控制环大耳环行程，T_s为导叶关闭时间；计算立面抗磨板滑动应力P_V≠0V＝0.56P_V＝0*V；对比立面抗磨板静压应力P_V＝0与选用的抗磨板材料的许用静压应力，立面抗磨板滑动应力P_v≠0V值与选用的抗磨板材料的许用滑动应力值。该选型方法完善、科学，保证了立面抗磨板的安全性和经济性。

Description

一种水轮机控制环立面抗磨板的选型方法

技术领域

本发明涉及材料的选型方法，具体涉及一种用于水轮机导叶控制环立面抗磨板的选型方法。

背景技术

结合图1——图3所示，水轮机导叶控制环1的左右两侧对称设置有控制环大耳孔2，两个导叶接力器3设置在两个控制环大耳孔2连线的同一侧，即两个导叶接力器3在相邻象限对称布置，在导叶控制环1的底面设置有若干个呈圆周均布的底面抗磨板4，在导叶控制环1的外壁上设置有若干个呈圆周均布的立面抗磨板5。导叶接力器3通入压力油操作活塞动作，使导叶控制环1左右摆动，从而使设置在导叶控制环1底面的底面抗磨板4受到摩擦。导叶接力器3包括有杆腔和无杆腔，有杆腔及无杆腔存在受力差，导叶接力器3动作时始终存在作用力之差，并通过控制环大耳孔2传递给导叶控制环1，使设置在导叶控制环1外侧壁上的立面抗磨板5在随导叶控制环1摆动时受到摩擦。

目前，水轮发电机组在控制环底面抗磨板以及立面抗磨板的选型时，仅仅是根据经验来进行选择，没有一套成熟、系统的底面抗磨板或立面抗磨板的选型计算方法。所选用的底面抗磨板及立面抗磨板达不到安全使用的要求，从而影响水轮发电机组的安全稳定运行，同时造成材料浪费，达不到使用的经济性。

发明内容

本发明针对上述技术问题进行改进，拟提供一种科学、完善的水轮机控制环立面抗磨板的选型方法，消除依靠经验选择不能保证立面抗磨板安全性和经济性的问题。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水轮机控制环立面抗磨板的选型方法，包括以下步骤：

(A)、计算控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0；

控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0＝Fmax/(N’A)＝(π/4*d²)*Pmax/(N’*B*L)，其中：N为立面抗磨板的总数量；N’为立面抗磨板受力计算的数量，当N≤14时，取N’为2，N＞14时，取N’为4；Fmax为导叶接力器的最大总作用力，Pmax为导叶接力器的最大油压，d为导叶接力器的活塞杆直径，B为单个立面抗磨板的宽度，L为单个立面抗磨板的长度；

(B)、计算控制环立面抗磨板滑动速度V；

控制环立面抗磨板滑动速度V＝D_v/D_y*S/T_s，其中：D_y为两个控制环大耳孔的距离、D_v为立面抗磨板的外圆直径，S为控制环大耳环行程，T_s为导叶关闭时间；

(C)计算控制环立面抗磨板滑动应力P_V≠0V；

P_V≠0V＝0.56P_V＝0*V，其中：P_v＝0为步骤(A)中计算出的控制环立面抗磨板的静压应力，V为步骤(B)中计算出的控制环立面抗磨板滑动速度；

(D)对比控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0与选用的抗磨板材料的许用静压应力；

此步骤应保证选用的抗磨板材料的许用静压应力值大于控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0，并要求安全余量≥7，可以通过调整步骤(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料来达到要求；

(E)对比控制环立面抗磨板的滑动应力P_v≠0V值与选用的抗磨板材料的许用滑动应力值；

此步骤应保证材料的许用滑动应力值大于控制环立面抗磨板的滑动应力P_v≠0V，并要求安全余量≥5，可以通过调整步骤(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料来达到要求。

本发明的有益效果：使水轮发电机组在控制环立面抗磨板的选型上有了完善、科学的选型方法，相比传统的依靠经验进行选型，有效地保证了所选择控制环立面抗磨板的安全性和经济性。

附图说明

图1是水轮机导叶控制环、控制环大耳孔、叶轮接力器等的安装示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图2的局部放大图。

图4是图2中控制环立面抗磨板的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种水轮机控制环立面抗磨板的选型方法，包括以下步骤：

(A)、计算控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0；

控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0＝Fmax/(N’A)＝(π/4*d²)*Pmax/(N’*B*L)，其中：N为立面抗磨板的总数量；N’为立面抗磨板受力计算的数量，当N≤14时，取N’为2，N＞14时，取N’为4；Fmax为导叶接力器的最大总作用力，Pmax为导叶接力器的最大油压，d为导叶接力器的活塞杆直径，B为单个立面抗磨板的宽度，L为单个立面抗磨板的长度(如图4所示)。

通过测量得到：N立面抗磨板的总数量为14，因此取N’为2；Pmax导叶接力器的最大油压均为6.3MPa；d导叶接力器的活塞杆直径为0.25m，B单个立面抗磨板的宽度为0.12m，L单个立面抗磨板的长度为0.425m；

计算立面抗磨板的静压应力P_v＝0＝Fmax/(N’A)＝(π/4*d²)*Pmax/(N’*B*L)＝(3.14/4*0.25²)*6.3/(2*0.12*0.425)＝3.0MPa。

(B)、计算控制环立面抗磨板滑动速度V；

控制环立面抗磨板滑动速度V＝D_v/D_y*S/T_s，其中：D_y为两个控制环大耳孔的距离、D_v为立面抗磨板的外圆直径(结合图1、图2所示)，S为控制环大耳环行程，T_s为导叶关闭时间。

通过测量得到：D_y两个控制环大耳孔的距离为7.30m，D_v立面抗磨板的外圆直径为6.56m，S控制环大耳环行程为1.649m，T_s导叶关闭时间为14s；

计算控制环立面抗磨板滑动速度V＝D_v/D_y*S/T_s＝6.56/7.30*1.649/14＝0.10m/s。

(C)计算控制环立面抗磨板滑动应力P_V≠0V；

P_V≠0V＝0.56P_V＝0*V，其中：P_v＝0为步骤(A)中计算出的控制环立面抗磨板的静压应力，V为步骤(B)中计算出的控制环立面抗磨板滑动速度。

计算控制环立面抗磨板滑动应力P_V≠0V＝0.56P_v＝0*V＝0.56*3.0*0.1＝0.168MPa*m/s。

(D)对比控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0与选用的抗磨板材料的许用静压应力。

此步骤应保证选用的抗磨板材料的许用静压应力值大于控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0，并要求安全余量≥7，可以通过调整步骤(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料来达到要求；

选用材料为FZ-6(通用名称为双金属系列自润滑轴承)，许用静压力为25MPa，安全余量≥7，可见3.0MPa＜25MPa，安全余量为7.33，满足要求。

(E)对比控制环立面抗磨板的滑动应力P_v≠0V值与选用的抗磨板材料的许用滑动应力值；

此步骤应保证材料的许用滑动应力值大于控制环立面抗磨板的滑动应力P_v≠0V，并要求安全余量≥5，可以通过调整步骤(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料来达到要求。

选用材料为FZ-6，许用滑动P_v≠0V值为1MPa*m/s，安全余量≥5，可见0.168MPa*m/s＜1MPa*m/s，安全余量为5，满足要求。

Claims (1)

1.一种水轮机控制环立面抗磨板的选型方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)、计算控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0；

控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0＝Fmax/(N’A)＝(π/4*d²)*Pmax/(N’*B*L)，其中：N为立面抗磨板的总数量；N’为立面抗磨板受力计算的数量，当N≤14时，取N’为2，N＞14时，取N’为4；Fmax为导叶接力器的最大总作用力，Pmax为导叶接力器的最大油压，d为导叶接力器的活塞杆直径，B为单个立面抗磨板的宽度，L为单个立面抗磨板的长度；

(B)、计算控制环立面抗磨板滑动速度V；

控制环立面抗磨板滑动速度V＝D_v/D_y*S/T_s，其中：D_y为两个控制环大耳孔的距离、D_v为立面抗磨板的外圆直径，S为控制环大耳环行程，T_s为导叶关闭时间；

(C)计算控制环立面抗磨板滑动应力P_V≠0V；

P_V≠0V＝0.56P_V＝0*V，其中：P_v＝0为步骤(A)中计算出的控制环立面抗磨板的静压应力，V为步骤(B)中计算出的控制环立面抗磨板滑动速度；

(D)对比控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0与选用的抗磨板材料的许用静压应力；

此步骤应保证选用的抗磨板材料的许用静压应力值大于控制环立面抗磨板的静压应力P_V＝0，并要求安全余量≥7，可以通过调整步骤(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料来达到要求；

(E)对比控制环立面抗磨板的滑动应力P_v≠0V值与选用的抗磨板材料的许用滑动应力值；

此步骤应保证材料的许用滑动应力值大于控制环立面抗磨板的滑动应力P_v≠0V，并要求安全余量≥5，可以通过调整步骤(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料来达到要求。