由于混流式水轮机的转轮应用水头和尺寸大小不同,它们的构造型式,制作材料及加工方法均不同。
混流式转轮的结构型式主要是指上冠,叶片和下环三部分的构造型式,基本上分为整铸转轮、铸焊转轮、组合转轮三种。
1.整铸转轮
整铸转轮是指上冠、叶片和下环整体铸造而成的转轮,如图5-10所示就是整体转轮,这种结构在中小型机组中广泛采用。低水头的中小型混流式转轮材料采用优质铸铁HT20~40或球墨铸铁整铸;高水头的中小型转轮和低水头的大型转轮,则采用ZG30整铸。对高水头的水轮机转轮,为提高其强度和抗空蚀损坏,耐泥沙磨损的性能,采用了不锈钢材料。有些采用普通碳钢的转轮,在其容易空蚀和磨损的过流部位,例如在叶片表面和下环内侧,堆焊抗空蚀耐磨损的材料。
图5-10 整铸转轮
整铸转轮当尺寸不大时,它的生产周期短,成本较低,且有足够的强度,所以广泛采用。缺点是容易产生铸造缺陷,铸造质量不易保证,尤其当转轮尺寸大时,需要铸造设备的能力也大。
2.铸焊转轮
在混流式转轮制造中,目前广泛采用焊接结构。如图5-11所示就是其中的一种结构形式。转轮的上冠、叶片和下环三部分单独铸造后,经过一定的生产工艺流程,焊接而成。这种焊接结构具有良好的技术经济效果,可对不同部位采用不同的钢种,例如对上冠和下环采用普通铸钢而叶片采用不锈钢,这样做既提供了转轮的抗空蚀能力,又节省了镍铬等金属。
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图5-11 铸焊转轮
1—上冠;2—叶片;3—下环;4—焊接缝
铸焊结构转轮,由于铸件小,形状较简单,容易保证铸造质量,同时降低了对铸造能力的要求。但铸焊结构转轮焊接工作量大,对焊接工艺要求高,要确保每条焊缝的质量,避免和消除焊接温度应力等。
大型混流式转轮除采用手工焊外,还采用叶片与上冠电渣焊、下环与叶片手工焊的结构型式。目前已成功地制成了叶片与上冠、下环全部采用管极熔嘴全电渣焊的大型转轮。
3.组合转轮
当转轮直径大于5.5m 时,因受铁路运输的限制,或因铸造能力不足,必须把转轮分半制作,运到现场再组合成整体。
根据转轮各部分的组合连接方式不同,也分几种型式。我国主要采用上冠螺栓连接、下环焊接结构,在上冠连接处有轴向和径向的定位销,如图5-12所示。
图5-12 组合转轮
1—组合螺栓;2—组合定位螺栓;3—定位销;4—下部分剖面;5—上部分剖面;6—临时组合法兰;7—下环分瓣面
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