一种卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置的制作方法

本实用新型属于水轮机减压排水术领域，具体涉及一种卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置。

背景技术：

在水轮发电机组实际运行中，主轴密封漏水容易导致压力水沿着轴向串入水轮机的水导轴承，引起轴承润滑油变质，加速劣化，引起机组水导轴瓦温度升高降负荷运行。同时转轮上冠与水轮机顶盖间隙会随着转轮高速运转汽蚀量的逐年增大，引起转轮上冠与水轮机顶盖之间的腔体压力升高，但转轮泄压孔排水能力是一定的，这样转轮上冠腔内泄不掉的水无法有效的排至尾水或集水井，压力水无法快速排除或完全泄压，水压压在上冠上，产生一个向水轮机尾水管方向的轴向水推力，轴向水推力使水轮机推力轴承受力急剧增大，导致转轮上冠受力不平衡引起振动，进而导致橡胶密封件加剧磨损，增加了机组停机更换主轴密封件的检修次数，同时也会导致水轮发电机前后导轴承承受机组不平衡振动力，使得推力瓦、前后导瓦温升高，致使机组降低负荷运行。另一方面，主轴漏水串入水轮发电机水导轴承，会与透平油混合，使得透平油润滑作用下降，导致推力瓦和镜板摩擦系数增大，也容易引起推力瓦瓦温升高及降负荷运行，影响水轮发电机组正常运行。

目前，在对卧式混流式水轮机进行主轴密封漏水和减少推力瓦受力降低瓦温处理时，需要将主轴密封件拆卸下来，重新更换密封件和对推力瓦进行受力调整或研刮，才能达到减少主轴密封漏水和降低推力瓦瓦温效果，此过程需要大量的人力物力，同时每次漏水都需要对主轴密封件进行更换维护，提高了检修成本。

技术实现要素：

针对现有技术因卧式混流水轮机组主轴密封漏水而引起机组降低负荷运行，及需要机组停机检修的次数增多，花费大量的人力物力，成本过高的问题，本实用新型提出一种卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置。

本实用新型是通过了以下技术方案实现的：

一种卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置，设置于水轮机顶盖上，包括泄压管、连接管和压力表；所述的水轮机顶盖上设有泄压孔，泄压孔通过法兰ⅰ连接泄压管；泄压孔和法兰ⅰ之间设有密封垫；所述的泄压管远离法兰ⅰ的另一端设有法兰ⅱ，法兰ⅱ与尾水管连接，并且泄压管的管体上依次设有压力表和球阀；所述的压力表通过连接管与泄压管连通；所述的球阀设置于法兰ⅱ和压力表之间的泄压管管体上。

所述的压力表量程是根据水轮机额定水头设置的；压力表通过开关球阀来测量水轮机顶盖的泄漏压力大小。关闭球阀，泄压管内的压力即为测试压力，打开球阀，即可将压力水排出，此时压力表的数据不可用。

本实用新型通过在水轮机顶盖上安装排水装置，可有效的将转轮上冠与水轮机顶盖之间腔体的部分压力水有效的排至尾水管或集水井，有效的减少了因顶盖压力水的轴向压力和转轮转向不平衡力致使水导轴和推轴承瓦温升高的问题，从而达到了减少主轴密封件的老化磨损和降低水导瓦及推力瓦瓦温高问题，从而保证了机组长周期满负荷稳定运行。

为了保证水轮机主轴有效转动，水轮机主轴位于顶盖内的部分和顶盖之间会存在一定的间隙，该间隙称之为水轮机上冠，其宽度一般在0.01mm左右，随着主轴的高速运转，汽蚀量逐渐增大，该间隙空腔也会增大，从而形成一个间隙空腔，进而导致间隙空腔的压力增大使水轮机降低负荷运行，当有压力水从主轴渗漏至该间隙空腔时，因为转轮的泄压能力是一定的，导致压力水无法有效的排出，水压压在转轮上冠上，产生一个向水轮机尾水管方向的轴向水推力，轴向水推力使水轮机推力轴承受力急剧增大，导致转轮上冠受力不平衡引起振动，进而导致橡胶密封件加剧磨损，增加了机组停机更换主轴密封件的检修次数，同时也会导致水轮发电机前后导轴承承受机组不平衡振动力，使得推力瓦、前后导瓦温升高，致使机组降低负荷运行。

作为本实用新型的进一步改进，所述的泄压孔设置于水轮机顶盖上的任意位置；泄压孔的截面积大于或等于转轮上冠与水轮机顶盖的间隙面积。

作为本实用新型的进一步改进，所述的泄压孔的截面积大于或等于转轮上冠与水轮机顶盖的间隙面积大小。

泄压孔可以安装在水轮机顶盖的任何位置，安装位置不影响泄水排压效果，由于压力水的泄压比为固定值，为了而达到最好的排压效果，泄压孔的截面积要大于或者等于转轮上冠到顶盖的间隙面积，该间隙面积可以约等于顶盖截面积减去转轮截面积后再乘以间隙宽度，因为转轮上冠和顶盖之间的间隙宽度为0.01mm左右，因此可以约等于顶盖截面积减去转轮截面积，此值非常小，因此泄压孔可以根据市面上的管道设置，其截面积都会比该值大。

同时，本实用新型还提供了所述的卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）水压测量：关闭球阀，泄压管内产生水压，水压稳定后读取压力表上的读数，得到顶盖与转轮上冠空腔的压力大小；

（2）排水泄压：打开法兰ⅱ，通过球阀调节排水流量，使泄压水从泄压管中排出；

（3）结束泄压：首先关闭球阀，再关闭法兰ⅱ即可。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型结构简单，拆装自如，检修维护方便，可以有效泄放机组顶盖与转轮上冠空腔的压力和消除转轮上冠受力不平衡引起振动及振动导致主轴橡胶密封磨损加快等诸多问题，从而减少机组停机检修次数。

2、本实用新型可以将转轮上冠与水轮机顶盖之间腔体的部分压力水有效的排至尾水管或集水井，减小主轴水封的漏水量，保障了水轮机水导轴承不会出现进水造成油质劣化而出现瓦温高问题。

3、本实用新型避免了漏水串入水轮机水导轴承油箱，使得透平油润滑进水劣化，导致推力瓦和镜板摩擦系数增大，从而使推力瓦瓦温上升导致机组停机运行的问题。

4、安装本实用新型后，提高了卧式混流水流发电机组的运行效率，减少了对机组的检修次数，从而使水电站的安全系数以及效益得到大大的提高。

附图说明

图1为本实用新型排水装置的结构示意图。

图2为本实用新型排水装置的俯视图。

图3为本实用新型泄压管的结构示意图。

附图标记：1-水轮机顶盖，2-泄压管，3-连接管，4-法兰ⅱ，5-压力表，6-泄压孔，7-法兰ⅰ，8-密封垫，9-转轮上冠，10-球阀，11-水轮机进水管，12-间隙空腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示的一种卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置，设置于水轮机顶盖1上，包括泄压管2、连接管3和压力表5，当压力水从水轮机进水管11进入到水轮机进行转向发电时，部分压力水可能因主轴渗漏而进入到转轮上冠9和顶盖1的间隙空腔内。

本实施例的装置设置于所述的水轮机顶盖1上，水轮机顶盖1上设有泄压孔6，泄压孔6设置于水轮机顶盖1端面的任意位置，可以根据水轮机设计安装在较方便维护的位置上，泄压管2和泄压孔6的截面积要大于或等于转轮9上冠与水轮机顶盖1的间隙面积才可达到最佳泄压效果；泄压孔6通过法兰ⅰ7连接泄压管2，法兰ⅰ7与泄压管2焊接；泄压孔6和法兰ⅰ7之间设有密封垫8。

所述的泄压管2如图3所示，根据计算转轮上冠和顶盖之间的间隙面积后，泄压管2采用dn32管；泄压管2远离法兰ⅰ7的另一端设有法兰ⅱ4，法兰ⅱ4与尾水管连接，并且泄压管2的管体上依次设有压力表5和球阀10，球阀10设置于法兰ⅱ4和压力表5之间的泄压管2管体上。泄压管2直径要与泄压孔6直径一样大，泄压管2选择无缝管。所述的压力表5通过连接管3与泄压管2连通，其量程是根据水轮机额定水头设置的，通过开关球阀10来测量水轮机顶盖1的泄漏压力大小。

本实施例的排水装置使用前，先根据水轮机转轮9上冠与水轮机顶盖1的间隙面积设置泄压孔6大小和选择泄压管2直径，以确定总泄压面积，然后根据实际情况制作好泄压排水装置，最后直接安装水轮机顶盖1上就可以投入使用；

本实施例的卧式混流式水轮机顶盖泄压排水装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）水压测量：关闭球阀10，泄压管2内产生水压，水压稳定后读取压力表5上的读数，得到顶盖与转轮上冠空腔的压力大小；

（2）排水泄压：打开法兰ⅱ4，通过球阀10调节排水流量，使泄压水从泄压管2中排出；

（3）结束泄压：首先关闭球阀10，再关闭法兰ⅱ4即可。

实施例2

与实施例相比较，本实施例的不同点在于：泄压管2采用dn25管。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。