水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，特別涉及一種便于運(yùn)輸和組裝的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于對(duì)供電量的需求，國(guó)家一直進(jìn)行水利發(fā)電站進(jìn)行建設(shè)，由于水利資源充沛的地方都在西北部地區(qū)，如西藏的雅魯藏布江等，這些地區(qū)地處山區(qū)及江河上游高原，位置偏僻，交通不便，而水利發(fā)電站中水輪機(jī)必不可少，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪重量巨大，近千噸重的整體轉(zhuǎn)輪無(wú)法運(yùn)輸，因此水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的運(yùn)輸成了水電站建設(shè)的工程瓶頸，目前的解決方案，為在水電站建設(shè)時(shí)，在水壩附近先建設(shè)所有用于生產(chǎn)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的鑄造廠、熱處理廠、表面加工廠等等一系列的加工廠，將轉(zhuǎn)輪所需的原材料分批運(yùn)輸至這些工廠進(jìn)行轉(zhuǎn)輪的制造，待該水電站建設(shè)完成后，再將這些工廠拆除，遷移到下一個(gè)水電站建設(shè)地，這種方法解決了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪運(yùn)輸困難的技術(shù)難題，然而，這種方法耗資巨大，并不是理想的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及其制造方法，其采用分體的葉片體實(shí)現(xiàn)整個(gè)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的組裝，便于運(yùn)輸、組裝和后續(xù)維修更換，制造成本低。
[0004]本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，包括葉片體和第一、二鋼絲纏繞層，所述葉片體包括一個(gè)水輪機(jī)葉片和位于該葉片兩端的上冠部份和下環(huán)部份，若干葉片體側(cè)壁依次固定連接形成一個(gè)圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，各個(gè)葉片體的上冠部份拼接形成該圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的上冠，各個(gè)葉片體的下環(huán)部份拼接形成該圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的下環(huán)，第一鋼絲纏繞層緊密包裹于該環(huán)形結(jié)構(gòu)的上冠外側(cè)，第二鋼絲纏繞層緊密包裹于該環(huán)形結(jié)構(gòu)的下環(huán)外側(cè)。
[0005]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述葉片體的數(shù)量為7?15枚。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述葉片體的上冠部份和下環(huán)部份上分別設(shè)有第一、二凹槽，且若干葉片體的第一凹槽對(duì)應(yīng)連通形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一鋼絲槽，若干葉片體的第二凹槽對(duì)應(yīng)連通形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的第二鋼絲槽，第一、二鋼絲纏繞層分別位于第一、二鋼絲槽內(nèi)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一、二鋼絲槽外側(cè)還密封固定覆蓋有防護(hù)層，第一、二鋼絲纏繞層恰被密封于第一、二鋼絲槽和防護(hù)層形成的密封空間內(nèi)。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述防護(hù)層為不銹鋼板。
[0009]一種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪制造方法，具體步驟如下:
[0010]步驟一:設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)合理的葉片體；
[0011]步驟二:鑄造:葉片體壓鑄成型，獲得葉片體初始毛坯；
[0012]步驟三:熱處理:對(duì)葉片體初始毛坯進(jìn)行熱處理；
[0013]步驟四:表面加工:表面切削加工獲得精化毛坯；
[0014]步驟五:精加工:對(duì)精化毛坯進(jìn)行表面防腐處理，然后進(jìn)行熱處理和磨削加工，完成葉片體工廠化制造；
[0015]步驟六:運(yùn)輸:將一個(gè)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪所需的全部葉片體運(yùn)輸至水壩上的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝處；
[0016]步驟七:組裝:采用臨時(shí)緊固件將各個(gè)葉片體拼裝在一起，然后利用預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞機(jī)器人按設(shè)計(jì)的預(yù)緊工藝要求對(duì)該拼接體的上冠和下環(huán)進(jìn)行纏繞形成一個(gè)完整的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪；
[0017]步驟八:防護(hù)處理:對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上由各葉片體的上冠部份和下環(huán)部份拼接形成的組合縫進(jìn)行密封防護(hù)處理；然后在水輪機(jī)上冠部份和下環(huán)部份表面的鋼絲層進(jìn)行密封防護(hù)處理；
[0018]步驟九:修整處理:在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪原位工作處，采用臨時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置和磨削工裝對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪表面進(jìn)行精加工；
[0019]步驟十:調(diào)試:在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪原位工作處，進(jìn)行動(dòng)、靜平衡調(diào)試，直至達(dá)到要求。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中對(duì)葉片體進(jìn)行有限元數(shù)字仿真分析，并根據(jù)分析結(jié)果完成葉片體設(shè)計(jì)；所述步驟二中葉片體初始毛坯采用不銹鋼或碳鋼鑄造成型。
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟五中對(duì)精化的毛坯進(jìn)行表面不銹鋼堆焊或不銹鋼等抗腐蝕材料的激光熔覆實(shí)現(xiàn)葉片體表面的防腐處理。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟七中所采用的臨時(shí)緊固件包括焊接于葉片體上的連接件和連接螺栓，通過(guò)連接螺栓與連接件連接實(shí)現(xiàn)各個(gè)葉片體的固定拼接，待水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上冠和下環(huán)上預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞完成后將連接件和連接螺栓一同切除。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟八中對(duì)于上冠和下環(huán)上的組合縫采用氬弧焊或激光熔覆方法密封，鋼絲層表面用2mm?4mm的不銹鋼鈑包扎，接縫處需氬弧焊或激光熔覆方法密封。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪剖分為若干“葉片體”(一枚葉片與上冠和下環(huán)相應(yīng)部分的組成體)，進(jìn)行工廠化制造后運(yùn)送至水電站水壩，經(jīng)非焊組裝并纏繞預(yù)緊，而無(wú)需對(duì)葉片體進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的焊接連接，完成預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪的組合制造，本制造工藝使得水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪變換為一百?lài)嵰詢(xún)?nèi)的葉片體運(yùn)輸，解決了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量巨大無(wú)法運(yùn)輸?shù)墓こ虇?wèn)題，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)還可以對(duì)損壞部分局部拆分、局部修復(fù)或更換，再纏繞預(yù)緊形成一個(gè)新轉(zhuǎn)輪，大大延長(zhǎng)轉(zhuǎn)輪的使用壽命，采用表面焊接或激光熔覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)葉片表面抗蝕處理，其質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)堆焊，有利于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的長(zhǎng)期使用，該種結(jié)構(gòu)避免了反復(fù)建設(shè)和遷移配套生產(chǎn)廠，降低了水電站建設(shè)成本和技術(shù)難度，消除了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪后續(xù)損壞難以修復(fù)的隱患。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪立體圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的單個(gè)葉片體立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例:一種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，包括葉片體I和第一、二鋼絲纏繞層，所述葉片體I包括一個(gè)水輪機(jī)葉片11和位于該葉片兩端的上冠部份12和下環(huán)部份13，若干葉片體I側(cè)壁依次固定連接形成一個(gè)圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，各個(gè)葉片體I的上冠部份12拼接形成該圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的上冠，各個(gè)葉片體I的下環(huán)部份13拼接形成該圓環(huán)形結(jié)構(gòu)的下環(huán)，第一鋼絲纏繞層緊密包裹于該環(huán)形結(jié)構(gòu)的上冠外側(cè)，第二鋼絲纏繞層緊密包裹于該環(huán)形結(jié)構(gòu)的下環(huán)外側(cè)。
[0028]將超大超重的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪分解成若干個(gè)葉片體1，每個(gè)葉片體I上含有一個(gè)完整的葉片、上冠相應(yīng)部份以及下環(huán)相應(yīng)部份，若干個(gè)葉片體I拼接在一起，采用鋼絲纏繞預(yù)緊形成一個(gè)完整的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，各個(gè)葉片體I之間可以采用焊接或者激光熔覆的方法實(shí)現(xiàn)葉片體I間的密封性連接，避免水進(jìn)入縫隙進(jìn)行侵蝕。該葉片體I的重量?jī)H為轉(zhuǎn)輪的十幾分之一，在相關(guān)工廠制造完畢后分開(kāi)運(yùn)輸?shù)剿畨紊虾?，組裝并預(yù)緊成一個(gè)完整的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，解決了運(yùn)輸困難的技術(shù)難題，大大降低了水壩的建造成本。在水輪機(jī)后續(xù)使用過(guò)程中轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)損壞情況時(shí)，該結(jié)構(gòu)還可以對(duì)損壞部分局部拆分，局部修復(fù)或更換，大大延長(zhǎng)轉(zhuǎn)輪的使用壽命。
[0029]所述葉片體I的數(shù)量為7?15枚。
[0030]所述葉片體I的上冠部份12和下環(huán)部份13上分別設(shè)有第一、二凹槽14、15，且若干葉片體I的第一凹槽14對(duì)應(yīng)連通形成環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一鋼絲槽，若干葉片體I的第二凹槽15對(duì)應(yīng)連通形