CN1162070A - 水力机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种易于拆装的水力机械，在支口上设有支承导向叶板上支轴的上部轴承及中间轴承，在下盖上设有支承导向叶板下支轴的下部轴承，通过拆开下盖及上吸管，就可从下侧拆卸叶轮及导向叶板，由于导向叶板由支口支承，所以即使上盖做成小型化的整体结构，也可以通过上槽衬套从上方吊装。

Description

水力机械

本发明是关于水轮机、水泵或水泵水轮机等水力机械、特别是涉及易于拆装的水力机械。

通常，水轮机或水泵等水力机械设置在二层式结构的建筑或中圆筒式结构的建筑中。图15表示了圆筒式结构的建筑内设置的传统水力机械，该水力机械中具有与输送图中未示的上水池水流钢管连接的箱体1和由设置在箱体1内周的固定叶板29及上下夹持该固定叶板2a形成水流通路的环形部件组成的支口。

支口2上设置有上侧法兰2b和下侧法兰2c，同时，在上盖3上设有上盖法兰3a，由于该上盖法兰3a用螺栓紧固在上侧法兰2b上，使上盖3得以安装在支口2上。

另一方面，下盖4处设有下盖法兰4a，由于该下盖法兰4a用螺栓紧固在上述下侧法兰2c上，使下盖4得以安装在支口2上。

在上述上盖3和下盖4之间，上述固定叶板2a内侧的流路上配置有圆形羽翼状导向叶板5，该导向叶板5的上支轴5a由设在上盖3上的上部轴承6及中间轴泵7支承且可自由转动，其下支轴56由设在下盖4上的下部轴承8支承且可自由转动。这样，由该导向叶板5调整了流量的水流至叶轮9，通过叶轮9后再经过上吸管10最后排放到排水通路上。

上述叶轮9连接在水轮机主轴11的下端部，其回转力矩通过水轮机主轴11传递给发电机使之发电。

上述上盖3上形成有叶轮外周9a的外周密封，同时分别设置了导向叶板臂12、导向叶板衬环13及导向环14。

在上述支口2的上部，设置有形成水轮机安装槽壁的下槽衬套15及上槽衬16，在该上、下槽衬套15及16外部，如图16所示，设有由混凝土浇灌而成的水轮机槽17。该水轮机槽17可以充分承受作用在下槽衬套15上的发电机静载荷、回转部件重量以及运行时水流冲击载荷等。水轮机室19的大小由该水轮机槽17的大小和设置在水轮机室19的修理用空间等的大小来确定。

具有上述结构的水力机械中，特别是具有大容量水泵水轮机的发电系统中，在发电机下部轴承座处设有轴向上推轴承和下部导向轴承，为了提高刚度使轴向载荷变化也不会引起变形，必须使其直径尽可能小。所以，为了减小发电机下部轴承座的直径，就必须使安装下部轴承座的上槽衬套16具有很小的直径。

由于传统的水力机械结构庞大且为了维护时容易拆装，将上盖3设计成四片结构，上槽衬套16的内径最小尺寸须能使上述各分割片垂吊通过。综上各方面原因，上槽衬套16的内径比下槽衬套15的内径小。

由于传统的上盖3是上述的4片结构，所以上盖3的组装必须有下列步骤：是在导向叶板5上按复杂的顺序将各片组装并用螺栓紧固成一体，然后将组装好的上盖3安装在导向叶板5的上支轴5a上。

上述上盖3的组装过程是先将较重部件从上方用吊车通过狭窄的上槽衬套16吊下来，然后在导向叶板5上方很高且狭窄的槽内进行，组装，所以需要熟练的工作人员花费数日严格操作地能完成。

在水力机械安装现场，为了使静止部件对准中心，必须先将上盖了初步装配，空心操作完成后再将上盖3拆开吊起，其后安装好叶轮9和水轮机主轴11后再次装配上盖3。

由于上述原因，即上盖3须经初装、拆卸、再次装配的过程，使现场作业须两周左右时间，近年来，在现场施工过程中，缩短工期尽早供电的要求越来越强烈，所以缩短上盖3的组装作业时间成为承待解决的课题。

此外，在制造方面，4片结构与整体结构相比，其制造周期约为1.5倍左右，同时增加了成本，且强度变坏。

水轮机槽17的外径尺寸是根据相应于下槽衬套15内径的发电机静载荷，回转部件重量及水力机械运行过程中产生的水的冲击荷重所计算出的混凝土必要厚度确定的。下槽衬套15的内径孔由于要保证留出紧固上盖安装螺栓所用工具的操作空间，所以比上盖3的外径要大，随之，水轮机槽外径尺寸也变大，则水轮机房地面所需保养维修用空间反而不足，如果要增大地面所占空间，那么随之建设费用就会增大。

由于上述上盖了的拆装作业须在导向叶板5上进行，所以导向叶板5上必须有放置上盖3分割中需要的高度和空间，确保该空间所具有的尺寸就成了下槽衬套15的高度。发电机安装位置是在下槽衬套15高度的基础上确定的，所以，即使将发电机高度降低以减小建筑物的高度但只要上盖3的组装方法不改变就无法降低上述有关高度，也就不能缩短建议周期、降低建设费用。

由于发电机安装位置很高，水轮机主轴11及发电机轴的长度变长而临界的危险转速降低，所以须将轴径加粗以提高刚度。

在水力机械中，由于运行过程中气穴作用引起的腐蚀及砂土摩损而必须对叶轮9及导向叶板5进行修理，在修补时往往需要将叶轮9和导向叶板5搬出，这时，必须先将发电机拆开并吊到上方一侧。由于要拆卸发电机并将上盖3上安装的部件拆开，所以整个修理工期大幅度增长。特别是最近，水力机械正在向大容量、小型化趋势发展，同时，要求缩短气穴作用引起的腐蚀及砂土摩损的修补间隔、提高开动率，这就要求缩短修补工期。

因此，本发明的目的是提供能从下盖下侧例拆装导向叶板的水力机械。

本发明的第二个目的是提供一种具有整体式结构且可整体拆装起吊上盖的水力机械，这样现场安装工期可大幅度缩短，制造厂家的制作周期也得以缩短。

本发明的第三个目的是提供一种勿须拆卸搬出发电机即可拆装并搬运水力机构部件的水力机械

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种水力机械，其配置在圆筒式建物内，具有设置了固定叶板的支口、设置在支口内周一侧的上盖和下盖，配置在该上盖和下盖之间流路上且备有上支轴和下支轴的导向叶板、接受由导向叶板调整流量后水的能量的叶轮和与该叶轮一起转动的轴；其特征在于：

在上述支口上设有支承上支轴的轴承，而在上述下盖上设有支承下支轴的轴承。

所述的水力机械，其特征在于：

支口内周部位形成有叶轮外周密封。

所述的水力机械其特征在于：

上盖安装螺栓所在节圆在导向叶板周节内侧，且该上盖可由螺栓与支口连接成一体。

所述的水力机械，其特征在于：

上盖具有形成叶轮背压室的底板、支承导向环及轴承座的上环和与底板及上环连接的锥筒状侧板，在支口的上方轴用轴承上设置有导向叶板臂。

一种水力机械，其设置于圆筒式建筑内，其具有设置着固定叶板的支口、配置在支口内周侧的上盖及下盖，配置在该上盖和下盖之间流路上的导向叶板，接受由导向叶板调整板流量后水的能量的叶轮和与该叶轮一起转动的水轮机主轴，其特征在于：

在该水轮机主轴上按所定长度设置有可拆卸的中间轴，在上述圆筒形建筑周面上设置了对着水力机械搬送用吊装口的搬运通道。

所述的水力机械，其特征在于：

吊装口兼用做入口阀搬送用出入口。

这种配置在圆筒式建筑物内的水力机械，具有设置了固定叶板的支口、设置在支口内周一侧的上盖和下盖、配置在该上盖和下盖之间的流路上且备有上支轴和下支轴的导向叶板、接受由导向叶板调整流量后水的能量的叶轮和与该叶轮一起转动的轴；在上述支口上设有支承上支轴的轴承，而在上述下盖上设有支承下支轴的轴承；因为在支口上支承有导向叶板的上支轴，所以可由下盖一侧拆卸导向叶板，且其操作对上盖的拆装没有影响。

本发明还有在支口内周部位形成有叶轮外周密封的牲，此可使上盖外径变小。

本发明有如下特征，即上盖安装螺栓所在节圆在导向叶板周节内侧，且上盖可由螺栓与支口连接成一体。这样，不但可使下槽衬套内径减小到导向叶板臂附近的尺寸，同时可将上闰成整体结构，随之后也可缩短现场安装施工工期和制作周期。

本发明还具有如下特征，即上盖具有形成叶轮背压室的底板，支承导向环及轴承座的上环与底板及上环连接的锥筒状侧板，在支口的上支轴用轴承上设置有导向叶板臂。这样不仅可实现上盖的小型化和简单化，而且可以提高上盖的刚性；由于作用在底板的水压产生的载荷、由轴承传递过来作用在上环的载荷以及通过导向环由导向叶板伺服电机作用的运动载体等只能止起极小的烃形量，因而上盖的可靠性也得以提高。

本发明还有如下特征，即在这种设置于圆筒式建筑内的水力机械具有设置着固定叶板的支口、配置在支口内周侧的上盖及下盖、配置在该上盖和下盖之间流路上的导向叶板、接受由导向叶板调整流理后水的能量的叶轮和与该叶轮一起转动的水轮机主轴，在该水轮机主轴上按所定长度设置有可拆卸的中间轴，在上述圆筒形建筑周面上设置了对着水力机械搬运用吊装口的搬运通道。这样，勿须拆卸，搬出发电机就可以拆开水力机构部件并进行搬运。

本发明的还有如下特征，即吊装口唾做入口并搬运用出入口。这样勿须水机械专用吊装口，建筑作用空间得以减小。

有关发明的积极效果：

上述本发明中，由于在支口上设置有支承上支轴的轴承而在下盖上设置有支承下支轴的轴承，所以可由下盖一侧拆卸导向叶板，对上盖的拆装没有影响。

还有，由于本发明中支口内周部位处形成有叶轮外周一侧的密封，所以上盖外径可做得较小。

由于本发明中上盖安装螺栓的节圆小于导向叶板的周节，而且上盖与支口由螺栓紧固在一起，所以上盖可整体安装以缩短安装工期且可缩短制造周期。还有，由于下槽衬套的内径可以减小到与导向叶板臂的尺寸相近且其高度也可减小，所以整个建筑都可以实现小型化。

由于本发明中，上盖由形成叶轮背压室的底板、支承导向环及轴承座的上环和连接底板及上环的锥形筒状侧板组成，且导向叶板臂设置在支口的上支轴用轴承上，所以不仅可实现上盖的小型化和简单化，而且可以提高上盖的则性；由于作用在底板的水压产生的载荷、由轴承传递过来的作用在上环的载荷以及通过导向环由导向叶板伺服电机作用的运动载荷等只能引起极小的变形量，因而上盖的可靠性也得以提高。

在本发明中，由于叶轮及水轮机主轴上按所定长度设有可拆装的中间轴，同时，在圆筒形建筑面上设置有对着水力机械拆装部件搬送用吊装口的搬运通道，所以勿须拆开发电机，即可搬运水力机械的拆装部件。

由于本发明中的吊装口兼做入口阀搬运吊装口，而不是水力机械专用吊装口，这样也可缩小整个建筑的空间。

以下参照附图，详细说明本发明的实施例：

图1是本发明实施形式1有关的水力机械要部放大的纵向剖视图。

图2是图1所示水力机械要部纵向剖视图。

图3是与图2的相同剖面上，叶轮修理状态示意图。

图4 (a)是使用分离结构上盖的传统水力机械结构示意图。

(b)是使用整体结构上盖的本发明水力机械结构示意图。

图5是本发明实施形式2有关的水力机械平面示意图。

图6是图5中的VI-VI剖面图。

图7是有关图6所示水力机械拆卸前状态示意图。

图8是由图7所示状态中拆卸中间轴时的状态示意图。

图9是由图8所示状态中起吊上盖时的状态示意图。

图10是由图9所示状态中搬运出上盖时的状态示意图。

图11是由图10所示状态中拆卸水轮机轴时的状态示意图。

图12是由图11所示状态中拆卸叶轮时的状态示意图。

图13是本发明实施形式3有关的水力机械平面示意图(与图5相当)。

图14是图13中的XIV-XIV剖面示意图。

图15是传统的水力机械要部纵向剖视图。

图16是图15所示水力机械的平面示意图。

下面，参照图面说明本发明的实施形式。

图1及图2是本发明实施形式1有关的水力机械示意图。这种水力机械设置在圆筒式建筑物内，具有与图中未示的上水池通过钢管相连接且呈卷筒状的箱体21和配置在该箱体21内周并上下夹持安装有固定叶板22a且形成流路的支口22。在该支口22内侧处，配置有由螺栓与支口22紧固成一体且上下相对的上盖23和下盖24，在上述固定叶板22a内侧处，上述上下盖23、24之间的流路上，配置有导向叶板25。

上述导向叶板25的上支轴25a  (如图1及图2所示)由上述支口22处设置的上部轴承26及中间轴承27支承且可自由转动，而上述导向叶板25的下支轴25b由下盖24处设置的下轴承28支承且可自由转动。当下面将要记述的上吸管30以及下盖24被拆开后，上述导向叶板25即可从下侧拆卸或安装，这时并不影响上盖23的装拆。

如图1及图2所示，由上述导间叶板25调整过流量的水流流向叶轮29，经该叶轮29后又通过连接在下盖24下侧且可装拆的上吸管30，最后由吸管套筒18排出到排水通路中。

如图1及图2所示，上述叶轮29连接在水轮机主轴31的下端部，其所产生的回转力矩通过水轮机主轴31传递给发电机进行发电。上述叶轮29的叶轮外周29a的外周与上述支口22的内周相对，且该支口22内周与上述叶轮外周29a之间形成有密封。上述叶轮29具有既可将下盖24拆开后由下侧拆装也可将上盖23拆开后由上侧拆装的结构。

如图1所示，上述上盖23由形成叶轮背压室的底板23a、支撑导向环34以及轴承座38的上环23b以及与上述底板23a和上环23b连成一体的锥筒状侧板23c整体构成，其安装螺栓的节圆设置在导向叶板25周节内侧。这样，就可使后面将要说明的下槽衬垫35的内径设置为接近导向叶板臂32的较小尺寸。

如图1所示，上述导向叶板臂32安装在支口22上端的上部轴承26上，该导向叶板臂32通过导向轴承33与导向环34连接。

在上述支口22的上部设置有形成水轮机槽壁的下槽衬套35及上槽衬套36，该两补套35、36的外周是混凝土形成的水轮机槽37。该水轮机槽37可以充分地承受通过下槽衬套35作用的发电机组静载荷、回转部件重量及机组运转时水流的冲击载荷等。

下面说明本发明实施形式的动作过程。

如图3所示，当由于叶轮29的气穴作用造成腐蚀以及砂土造成摩损后需修理时，首先拆开上吸管30、下盖24，并从通风检查通道运出。

接着，在吸管套筒18上设置叶轮检修架39，然后拧开外盖螺栓将叶轮29从水轮机轴31上卸下并将其吊装在叶轮检修架39上进行修理。

图4 (a)、(b)分别表示使用传统分割型上盖3的水力机械和本发明中使用整体型上盖23的水力机械，从图上可比较出二者高度方向上的尺寸。

图4 (a)中表示的传统水力机械中，由于要在导向叶板5上装配上盖3，所以须留有操作空间40，由此来确定下槽衬套15的高度。该高度与发电机下部平台基础所必须的混凝土厚度加在一起决定下部平台安装面41的高度。这样可进一步确定从该下部平台安装面41到发电机房地面42的高度。

在图4(b)表示的本发明有关的水力机械中，由于上盖23是小型的整体结构且可整体进行上槽衬套36而吊装，所以不需要在导向叶板25上设置装配空间，可降低下槽衬套35的高度。因此，发电机下部平台安装面41及发电机房地面42的高度也可降低，从而可以减少水力发电站的建设费用。

由在支口22上设有导向叶板25的上支轴25a用上部轴承26及中间轴承27，只要拆开下盖24及上吸管30就可将导向叶板25从下侧取出进行修理。此外，由于叶轮29也可从下侧取出并在通风检修通道修理，这时也不需要拆开发电机。

由于上盖23的安装螺栓节圆比导向叶板25的周节小，所以虽然上盖23是小型整体结构，也可整体通过上槽衬套36内部而进行吊装。这样，不仅能大幅度缩短现场安装施工工期，而且也可使厂家缩短制造周期。此外，因为上盖23的外径较小，使作用在上盖23下部的压力成了叶轮外周密封件内侧压力，因此不但降低了压力，而且也可减小由压力产生的上盖23的挠曲变形。

上盖23的小型化引起支口22内径也相应变小且内壁承受水压增大，但由于支口22外侧预埋在混凝土中，所以水压引起变形的问题几乎不存在。

图5及图6表示的是本发明实施形式2。在本实施形式中，如图15所示传统结构的水力机械的水轮机轴11上设置3可装拆的中间轴51，同时在下槽衬套15的周面上设置了对着水力机械搬送用吊装口52的搬运通道53，因此可以不用拆开发电机54就能将水力机械的部件搬进或搬出。

也就是说，在水轮机轴11的上端部设置了按图6所示长度且可装拆的中间轴51，在下槽衬套15的周面上，设置了对着水力机械搬送用吊装口52的搬运通道53。如图7及图12所示，在下槽衬套15及搬运通道53内埋设了搬送用轨道55，水力机械的拆装部件可以通过该搬送用轨道55上行走的台车56或起吊装置57进行搬运。这样，勿须拆卸发电机54就可搬运水力机械的拆装部件。图6中的58是吊装口盖。

下面说明本实施形式的动作过程。

如图7及图8所示，本发明水力机械拆装时，勿须先拆开发电机54，而是将中间轴51拆开并将其放上台车56运出。

接着，拆开导向叶板臂12、导向叶板衬环13及导向环14，然后如图9所示，用起吊装置57将上盖3整体吊起并装载到台车56上。再用台车56将其送出。图10表示了这种状态。

下面，如图11所示，将水轮机轴11从叶轮9上拆下并搬送出来，其后如图12所示将叶轮9运出。这样拆卸工作结束。

以上是拆卸的顺序，装配顺序正好与之相反。

由于设置了中间轴51和搬运通道53，因此勿须拆开发电机就可以拆装并搬送水力机械的拆装部件。这样，整个圆筒式建筑既可确保建筑强度，又可与二层式建筑一样能在较短的工期内进行拆装作业。尤其是发电机的大修一般是十年一次，而水力机械大约是三年一次，所以不拆开发电机54即可搬运水力机械的拆装部件，具有重大实用价值。此外，二层式建筑与圆筒式建筑比较，因其强度低，所以对立轴泵式水轮机几乎不予采用，这一点上也很有意义。

图13及图14是本发明实施形式3的示意图。本实施形式中，用吊装口62及搬运通道63代替上述实施形式2中的吊装口52及搬送通道53。

如图13及图14所示，在下槽衬套15的周面上设置了供入口阀60搬运且朝向吊装口62的搬运通道63，这样，水力机械的拆装部件就可通过搬运通道63运到吊装口62，然后通过该吊装口62运出或运进。图14中的68表示吊装口盖。

由于入口阀60的搬运通过吊装口62进行，所以可缩小建筑占用空间。

Claims (6)

1、一种水力机械，其配置在圆筒式建物内，具有设置了固定叶板的支口、设置在支口内周一侧的上盖和下盖，配置在该上盖和下盖之间流路上且备有上支轴和下支轴的导向叶板、接受由导向叶板调整流量后水的能量的叶轮和与该叶轮一起转动的轴；其特征在于：

在上述支口上设有支承上支轴的轴承，而在上述下盖上设有支承下支轴的轴承。

2、根据权利要求1所述的水力机械，其特征在于：

支口内周部位形成有叶轮外周密封。

3、根据权利要求1或2所述的水力机械其特征在于：

上盖安装螺栓所在节圆在导向叶板周节内侧，且该上盖可由螺栓系结与支口连接成一体。

4、根据权利要求1或2或4所述的水力机械，其特征在于：

上盖具有形成叶轮背压室的底板、支承导向环及轴承座的上环和与底板及上环连接的锥筒状侧板，在支口的上方轴用轴承上设置有导向叶板臂。

5、一种水力机械，其设置于圆筒式建筑内，其具有设置着固定叶板的支口、配置在支口内周侧的上盖及下盖，配置在该上盖和下盖之间流路上的导向叶板，接受由导向叶板调整板流量后水的能量的叶轮和与该叶轮一起转动的水轮机主轴，其特征在于：

在该水轮机主轴上按所定长度设置有可拆卸的中间轴，在上述圆筒形建筑周面上设置了对着水力机械搬送用吊装口的搬运通道。

6、根据权利要求5所述的水力机械，其特征在于：

吊装口兼用做入口阀搬送用出入口。

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