浅谈水轮机的技术开发

浅谈水轮机的技术开发

摘要：当今社会经济的不断发展，各项技术也都在飞速的进步。本文针对水轮机技术开发过程中水轮机模型转轮加工制造及装配过程中的一些技术难点进行了讨论,对提高模型转轮装配

质量有一定的指导意义。

关键词：模型转轮；上冠下环；装配

1 概述

随着高新科学技术的发展水轮机的开发也占有了很重要的地位,而水轮机技术开发的一个重要环节就是模型水轮机的加工、装配，随着水电市场的激烈竞争，水力开发技术要求越来越高。我公司近年来加大了模型水轮机开发力度，提升了研制水平。就模型转轮加工而言，实现了

由低水平到高水平的转变。模型转轮的数控加工是质量提高的必要基础，而模型转轮装配整

体质量的提高，是离不开各个工艺环节的优化衔接。可以说模型转轮装配质量的好坏直接影

响到模型水轮机整体质量好坏。模型转轮装配主要有数控单个叶片的修形抛光、划线、叶片

组装、头部修圆、下环装配和精车后的清理等工序。下面就模型转轮装配中的各个工艺环节

问题进行探讨和分析总结。

2 叶片修形、抛光、划线

2.1叶片在数控加工中叶片表面呈波纹状，叶片上冠流道的R一般比较偏大，并且叶片出水边、进水边与上冠交汇处加工未完全成型，所以叶片在数控加工后须修磨成形。首先将叶片

上冠流道R用风沙轮机修磨R，使之达到的R越小越好，修配出水边与上冠交汇处时，应使

叶片出水边与上冠处形成较小R，并且和叶片上冠流道的R过渡，如果叶片与上冠交汇处修

成角度,交汇处将形成一定的平面,那么在水力试验中该处将产生脱流,在空化初生观察时易产

生气泡。叶片与进水边与上冠交汇处保留修型,待叶片装人上冠后再修该处在后面头部修配将

详细阐述。当叶片有铸造缺陷时，特别是出水边有缺陷时须用锡焊补上。否则该处的缺陷将

在空化初生观察产生气泡之后叶片进行抛光。

2.2抛光是一项非常重要工序，抛光时不能将叶片出水边抛成厚度不一致，叶片表面抛光不

能在局部停留抛光，否则叶片将出现波浪度，同时叶片表面温度升高，容易造成叶片变形。

抛叶片上冠时上冠边缘处应保留不能抛光，主要表现在上冠底盘与叶片上冠直径（Φ）配合

边缘合缝面，相邻叶片上冠之间的S型配合边缘合缝面。如果各边缘都进行抛光，各边缘就

会形成倒角，那么相邻叶片上冠之间的配合合缝面、上冠底盘与叶、上冠底盘与叶片上冠直

径配合处配合合缝面将产生阶梯或缺肉现象，出现上述情况转轮装配后，由于叶片之间流道

空间小，补焊非常困难，不易操作，如果采用过渡方法修磨也就改变了设计对上冠R的要求，同时也不能保证上冠型线一致性。

2.3叶片划线，划叶片出水边值h,进水边样板基准线,划线时力度要轻,以能看见为好,以便于

今后抛光处理。

3 水轮机模型转轮装配

转轮装配前首先测量上冠底盘h值，h值在装配图中是有严格要求的标准，如不符合图纸应

向工艺反馈，不能进行装配，否则转轮精车时尺寸的偏差，可影响转轮总高偏差，同时转轮

导叶高度与导水机构活动导叶高度对应位置产生偏差。所以上冠底盘在符合图纸的条件下才

能进行装配，装配时叶片与叶片之间不能有相互挤压或干涉，每个叶片应在自由状态下装入

上冠底盘，包括叶片定位销孔与上冠底盘销孔不能错位，如果叶片之间产生挤压或干涉情况，相邻叶片之间装配配合面应进行研配，特别是S型的合缝配合的叶片要做到严实合缝同时又

能在自由状态下装人上冠底盘，这样就避免了相邻叶片之间配合合缝面产生阶梯或缺肉现象。转轮装配完成后应对上冠底盘的尺寸，进行复查，目的是确定转轮在装配过程中上冠是否变

形，如果变形，应拆下叶片，查找原因进行处理后再次装配，保证上冠尺寸准确性，开口值

的准确性。

4 头部修配

在数控加工头部型线时，装配精度就显得尤为重要，只有叶片在自由状态下装人上冠底盘，

才能保证数控加工头部型线时与叶片工作面型线、背面型线吻合，否则，叶片头部型线与叶

片工作面型线、背面型线不能过渡，出现缺肉现象，更重要的是每个叶片的装配位置不一致，叶片与叶片之间相互受力，精车后的转轮就会不断变形。

在修配头部的同时，头部与叶片上冠交汇处根部R修配也非常重要，单个叶片修磨时，头部

与叶片上冠交汇处在修磨R应保留不能修磨，因为单个叶片在修磨R时，不能同上冠底盘的

上冠型线配合修磨成型，如果单个叶片将R形状修磨成型，很容易造成R与上冠底盘的上冠

型线不过渡，产生波浪度或有缺肉现象，那么现在修磨就可配合上冠底盘型线修磨，这样转

轮上冠流道就形成非常好的过渡，单个叶片抛光所保留的上冠底盘与叶片上冠直径（Φ）边

缘配合合缝面，也应配合上冠底盘的型线过渡修配，相邻叶片上冠之间的S型边缘配合合缝

面所保留的抛光，同样在相邻叶片之间过渡修配就可避免产生阶梯或缺肉现象，并且能够形

成一个整体上冠型线，非常美观，肉眼不易辨别上冠底盘与叶片的装配关系，相邻叶片上冠

之间的S型合缝处也不易辨别。

5 下环装配

由于叶片与下环配合型线在加工时下环型线和叶片型线不能完全重合等因素。产生大小不同

的间隙，那么装下环时在保证下环与上冠的同轴度和平行度的同时，应当将下环和叶片之间

的间隙用相应尺寸的铜皮在自由状态下均匀嵌入，保证下环装配位置的稳定性，下环直径周

围受力也可得到均匀分布，可避免下环在锡焊固定时的尺寸变化，造成上冠与下环同轴度、

平行度的尺寸偏差还可预防锡焊拉力变形。用锡焊将叶片与下环固定后，操作者应严格复查

下环与上冠的同轴度和平行度，同时要给出合理的转轮导叶高度加工量。

下环装销钉时应对称装人销孔，使下环受力均匀，可避免装配的应力变形，锡焊销孔时也应

对称焊接，局部焊接时间不易过长，可避免焊接温度不均匀产生热变形。

转轮精车后毛刺清理要彻底。转轮表面用研磨膏做最后抛光处理，使转轮表面各部位的光洁

度保持一致，叶片出水边划线处应用细齿什锦锉和抛光砂纸进行处理，否则转轮运行时产生

气泡。

6 效果分析

通过对模刑转轮装配技术的改进和对细节的重视，促进了装配质量的明显提高，有力地保证

了水力试验研究的准确性和可靠性为我公司科研开发能力上台阶打下了坚实的基础。

7 结论

通过以上分析总结及其实践，近几年的模型转轮装配质量取得了较大的提高，我们在锦屏一级、糯扎渡、溪洛渡、向家坝等模型转轮采用上述技术取得了非常满意的效果，测量结果表

明各项尺寸均达到图纸要求，减小了转轮精车后的变形，提高了转轮装配精度，模型转轮质

量又上了一个新台阶。过去模型转轮装配不重视细节，转轮装配后，经常出现缺肉补焊过渡差，各部位的R大小和上冠型线不一致，头部形状也不一致的现象，影响了模型转轮整体质

量和外观质量，通过以上在装配过程中新技术的运用，提高了装配的质量。