第二章立式机组的结构

第二章立式机组的结构第1页，共59页，2023年，2月20日，星期三第一节概述我国研制的大型泵，分两种类型，10个规格，即叶轮直径1.6~5.7m，扬程3~9.8m，单机流量8~97.5m3/s，单机功率800~7000kW。目前生产的大型轴流泵又有了很大提高，已接近或达到世界先进水平我国最大的轴流泵站是江苏省淮安抽水站二站，叶轮直径为4.5m，单泵流量为65m3/s，单机功率为5000kW；最大的混流泵站是江苏省皂河抽水站，叶轮直径为5.7m，单泵流量为97.5m3/s，单机功率为7000kW；最大的离心泵站是陕西省东雷电灌站，叶轮直径为1.2m，单泵流量为2.2m3/s，单机功率为8000kW；第2页，共59页，2023年，2月20日，星期三第一节概述大型轴流泵如出水弯管用铸铁制成，常称弯管式轴流泵，主要有64ZLB-50型，16CJ-80型。在我国这种类型的大泵使用最早，已装机近400台套，约占大型泵总数的70％；出水弯管如采用钢筋混凝土制成，称圬工式轴流泵。由于消耗金属材料少、结构简单，故应用较广，水泵口径有2.8m、3.0m、4.0m和4.5m几种，其中2.8m安装台数最多；如泵体全部装在钢筋混凝土井筒内，则称为泵井式轴流泵，口径有2m、3.1m几种。大型立式混流泵口径有1.8m、3m、6m几种，扬程9m左右。国产大型轴流泵及混流泵除个别为卧式外其余均为立式。第3页，共59页，2023年，2月20日，星期三水泵型号叶轮直径(m)比转速n5扬程(m)流量(m3/s)转速(r/min)效率(%)调节范围(°)结构型式配套功率(kW)配套电动机型号轴流泵64ZLB-5016CJ-8018CJB-3418CJ-63ZL13.5-828CJ-5628CJ-9030CJ-30ZL30-740CJ-9545CJ-901.541.541.81.822.82.8A33.144.5500500700700700760500700700500700883.46.385.693.179.57779.910.113.52125.218.130.25360250250250250250/125150150105150107100858786.287.386898981878990+4~-4+2~-10+4~-6+2~-10+6~-6+8~-6+8~-8+4~-6+6~-6+6~-8+4~-8直联直联直联直联可逆直联直联间传直联直联直联800800630800160016002800800300060005000TL800-24/2150TL800-24/2150630/120-32TL800-24/21501600/600变极TL1600-40/3250TDL325/56-40800卧式TL3000-40/3250TDL535/60/56TDL550/45-6030ZWQ-3031000338.810598+4~-12卧式直联1600TDL143/54-8混流泵28CJH-5628CJH-903HL6HL1400HL-162.82.82.855.71.25005009009603005.699.85.951620.825.923.295.751501501507537590878892.188+4~-8+4~-4+4~-40~-8+4~-4直联直联直联直联直联16002800300070001600TL1600-40/3250TDL325/-TL3000-40/3250TDL740/61-80TL1250-16/2150大型轴流泵及混流泵主要性能参数表第4页，共59页，2023年，2月20日，星期三第二节立式轴流泵的结构立式直联同步电机全调轴流固定部分转动部分轴承及密封调节机构第5页，共59页，2023年，2月20日，星期三第二节立式轴流泵的结构以1.6m的弯管式轴流泵和2m的圬工式轴流泵为主要对象进行说明。泵体固定部分主要由与混凝土进水流道相接的底座、套管、压环、叶轮外壳、导叶体、中间接管、大弯管、小弯管、套管、压环和与混凝土出水管相接的上底座等部件组成。泵体转动部分主要有泵轴（包括短轴或调节轴）和叶轮（包括轮毂和5张叶片）组成。泵体固定部分的重量，大部分通过中间接管的两个支臂传递到钢筋混凝土泵墩上，出口端的一部分重量搁支在混凝土出水管上；在64CJ-80型泵的小弯管上，还装有吊环花兰螺丝，把部分重量悬挂在电机次梁上。水泵轴与电机轴用刚性联油器联接；16CJ-80型泵的联轴器之间还装有调节轴，用差动齿轮调节器调节叶片，泵轴径向靠两只橡胶轴承支承，在大弯管上的称上橡胶轴承，在导叶体中间的称下橡胶轴承，运行时供压力清水润滑。第6页，共59页，2023年，2月20日，星期三第7页，共59页，2023年，2月20日，星期三第8页，共59页，2023年，2月20日，星期三1-叶轮；2-叶轮外壳；3-套管；4-下压环；5-底座；6-活塞；7-叶轮轮毂；8-橡胶密封；9-水泵轴；10-梳形密封；11-防漏橡胶圈；12-转动油盆；13-毕托管；14-导轴承座；15-导轴承；16-异形管；17-导叶帽；18-护管；19-泵盖；20-人孔盖；21-上盖；22-上座；23-护管盖；24-泵座；25-油位计；26-油位计连通管；27-联轴器螺栓；28-外进人孔盖；29-填料压盖ZL13.5-8型轴流泵的结构图第9页，共59页，2023年，2月20日，星期三一、伸缩节伸缩节由底座、套管、压环组合而成，底座上口为填料函（对于圬工式轴流泵，中间有6张前导叶，管壁四周有8块基础板），套管放入可自由伸缩，套管与底座之间放4~6道油浸石棉盘根，上面用压环压紧，供泵壳由于制造、安装、热变形所引起的轴向位移用，同时在检修时，可先落下套管，使叶轮外壳便于拆装。第10页，共59页，2023年，2月20日，星期三二、叶轮64ZLB－50型轴流泵叶轮，叶片为半调节式，轮毂上的5张叶片用紧固螺母压紧在壳体上，叶片根部刻有基准线，轮壳体上相对应处刻有安装角度线，根据使用单位的要求，水泵出厂时把叶片固定在某一角度上，如工况发生变化需调节角度时，可卸下叶轮，松开紧固螺母，转动叶片，使基准线对准轮壳上所要求的角度线，然后拧紧紧固螺母。装好叶轮。第11页，共59页，2023年，2月20日，星期三第12页，共59页，2023年，2月20日，星期三二、叶轮16CJ-80型轴流泵叶轮，叶片为全调节式，利用泵轴顶上的差动齿轮调节器，通过泵轴中的长操作杆，带动操作架作上下移动，操作架即带动耳柄使叶片根部的转臂转动，从而带动叶片转动，当长操作杆向上移动时，叶片向正角度方向转动，向下移动时，叶片向负角度方向转动。第13页，共59页，2023年，2月20日，星期三二、叶轮第14页，共59页，2023年，2月20日，星期三二、叶轮28CJ－56型轴流泵叶轮，叶片为油压全调节式，4张叶片顶部为活塞式接力器，靠压力油使活塞上下运动，从而带动操作杆使叶片调角。活塞上下行程为110mm，叶片的可调范围为-6º~+8º，所供压力油的最大压力为1.45MPa，整个操作机构浸没在润滑油中。第15页，共59页，2023年，2月20日，星期三第16页，共59页，2023年，2月20日，星期三二、叶轮转动叶片与固定轮毂间的密封处理，一般靠叶片根部轮毂内的压力弹簧，压紧“入”形密封橡胶圈，圈外再以对开形压环螺丝压紧在轮毂体上，从而使叶片根部不漏油。叶片轴上的转臂用键来防止径向位移，转臂两端用铜套轴承支承在轮毂体内，而转臂又用卡环压紧在轮毂体上，故叶片在高速旋转时，不致因离心力的作用而被拨出。叶轮内的操作杆与泵轴内的长操作杆用套筒螺母连接，以便于叶轮可单独分开运输，整个操作杆孔及叶轮内腔，运转时均充满低压透平油，以利于润滑、防锈及叶片根部的密封，同时亦可降低零件的加工精度和装配要求。叶轮与泵油用法兰联接，在法兰的止口处设有密封橡胶绳止漏；同时在法兰圆周上每间隔设一个圆柱销，以传递扭矩切向力；叶轮底盖止口上用密封橡胶绳止漏，中间设有放油孔，检查时可打开放油塞，将叶轮及泵轴内的透平油全部排空，以便于解体检修。第17页，共59页，2023年，2月20日，星期三三、叶轮外壳叶轮外壳为球形壳体，以便使球形叶片在内作任意调角时，保持叶片间隙不变。为了拆装方便，常做成分半式，在分半的连接面上垫有0.2mm的青壳纸止漏，用螺栓联接，用定位销固定。球壳的上下直段，设有联接法兰面，上下面均为凹止口，与导体及套管的凸止口相接，止口内放Ф10橡胶绳止漏。第18页，共59页，2023年，2月20日，星期三四、导叶体导叶体为整体式铸铁件，中间设下橡胶轴窝（圬工式轴流泵有的采用油润滑轴承，导叶体上部埋入钢筋混凝土的出水管内，并用衬圈及连接螺栓固定，在泵轴伸出混凝土的出水弯管处，设有填料止水装置），根据水泵型号的不同，在外壳与轴窝之间铸有4~8张导叶片。导叶体呈上口大、下口下的圆锥形，以便使流速逐渐减小，以较小的水力损失，把水流导成轴向流。在轴窝的上口装有分半式导水圈及导水锥。设计制造时，要求外壳与轴窝的同轴度不超过0.08mm，轴窝本身的垂直度不超过0.02mm，与轴线的同轴度不超过0.05mm。第19页，共59页，2023年，2月20日，星期三五、中间接管中间接管为整体式铸铁件，它是泵体固定部分的基础，上面支承着大弯管及小弯管等，下面悬挂着导叶体、叶轮外壳及套管，中间设有人孔；两臂支承在钢筋混凝土泵墩上，支臂上设有圆孔，供穿钢管作吊装叶轮用；臂端下面装有基础板，就位时放在泵墩基础混凝土的调整垫铁上，基础板用三只地脚螺栓与泵墩混凝土连接。第20页，共59页，2023年，2月20日，星期三六、大弯管大弯管为整体式铸铁件，上口法兰与小弯管相接，下口法兰支承在中间接管上，大弯管顶部设有上橡胶轴承窝，供安装上橡胶轴承及填料压盖用。第21页，共59页，2023年，2月20日，星期三七、泵轴泵轴用35号锻钢制成，半调节式叶轮用实心轴，全调节式叶轮用空心轴，内设长操作杆与叶轮操作杆相连。泵轴上端设刚性联轴器与电机轴相连，下端设法兰与叶轮壳顶相连。泵轴在上下橡胶轴承和填料密封位置处，常焊一不锈钢套或喷镀不锈钢层，以防泵轴的锈蚀和磨损。第22页，共59页，2023年，2月20日，星期三八、主轴承水润滑的橡胶轴承稀油润滑的金属轴承转动油盆式稀油轴承毕托管式稀油轴承水导轴承第23页，共59页，2023年，2月20日，星期三八、主轴承橡胶轴承的轴承体为分半式铸铁件，在轴承体内胶合一层橡胶衬，上面开有4~6条过水润滑水槽，轴承体上端为法兰面，可用螺栓及销钉固定在轴窝面上。轴承上部有水箱，与供水系统相连，以便进压力水润滑和冷却轴承。大弯管顶上的上橡胶轴承、水箱密封靠填料函，内装3~4道方形油浸石棉盘根，用分半式压盖压紧。在导叶体的下橡胶轴承，因四周有水，通常采用密封性能好的平板橡皮水封装置；而下导油轴承则采用梳齿形密封或机械端面密封。第24页，共59页，2023年，2月20日，星期三第25页，共59页，2023年，2月20日，星期三第26页，共59页，2023年，2月20日，星期三第27页，共59页，2023年，2月20日，星期三第28页，共59页，2023年，2月20日，星期三第29页，共59页，2023年，2月20日，星期三第30页，共59页，2023年，2月20日，星期三第31页，共59页，2023年，2月20日，星期三第32页，共59页，2023年，2月20日，星期三第33页，共59页，2023年，2月20日，星期三第34页，共59页，2023年，2月20日，星期三第35页，共59页，2023年，2月20日，星期三九、机械调角机构和油压调角机构16CJ-80型轴流泵机组，在主轴联轴器之间装有一段长750mm的差动齿轮调节器，使叶片变成全调节式。差动齿轮调节器操作时，先通过炭刷及滑环，把交流电通入随轴旋转的调节器，接通调节器上腔内的2.2kW异步电动机，利用换向开关，可使小电动机作正反方向转动，带动调节机构中的差动齿轮体，使空心轴内的丝杆、操作杆及轮毂体内的十字架作上升或下降运动，从而调整叶片的角度至所需值。第36页，共59页，2023年，2月20日，星期三差动齿轮调节器1-实心电机轴；2-空心泵轴；3-2.2kW异步电动机；4-齿轮组1；5-齿轮组2；6-花键轴；7-套筒齿轮轴；8-螺杆轴；9-自整角机；10-紧固螺栓；11-平键；12-长操作杆；13-碳刷及滑环固定在小电动机上的齿轮，带动齿轮组1，使花键轴旋转，同时带动齿轮组2，使套筒齿轮轴也旋转，在同一根轴上，通过两种比速不同且差距很小的同一方向转动，使轴产生上下运动。第37页，共59页，2023年，2月20日，星期三油压调角机构原理1-操作架；2-耳柄；3-叶片；4-连杆；5-转臂；6-接力器活塞；7-油箱；8-油泵；9-电动机；10-压缩空气管；11-贮压器；12-回油管；13-进油管；14-手轮；15-伺服电机；16-配压阀活塞杆；17-回复杆；18-刻度盘叶片角度；19-随动轴换向接头；20-受油器；21-至活塞下腔；22-至活塞上腔；23-中间隔管；24-上操作油管；25-油至操作油管内腔；26-油至操作油管外腔。第38页，共59页，2023年，2月20日，星期三第三节立式电动机结构一、定子（1）机座。即定子的外壳，它必须具有较大的刚度，以免定子变形和振动。机座的上法兰面支承着上机架传来的全部重量；下法兰面是整个电机的基础；四周筒壁是定子铁芯等部件的支承部分，筒壁上开有若干圆孔，供电机散热用。（2）铁芯。它由0.35~0.5mm厚的扇形矽钢片两面涂有绝缘漆经叠压而成。空冷式铁芯，其高度常分为若干段，每段高40~45mm，段与段之间放10mm厚的“I”形衬条，作为通风散热的风沟，铁芯上下端放齿压板，用拉紧螺杆把矽钢片收紧，铁芯外圆有燕尾槽，通过托板和拉紧螺杆，将整个铁芯固定在机座上，铁芯内圈有嵌线槽，供嵌放绕组线圈用。（3）线圈。定子线圈用带有绝缘的扁铜线外包绝缘布绕制而成。6kV定子线圈采用叠绕式，即在定子铁芯槽内放上下两层线圈，嵌线时把叠绕线圈的两层相连，并分别嵌入相邻的指定槽内，分上层和下层依次叠装，使之联成一体。第39页，共59页，2023年，2月20日，星期三定子结构图1-机座；2-铁芯；3-线圈；4-支架；5-端箍；6-槽楔板；7-“I”形衬条；8-绝缘片；9-上环；10-下环；11-齿压板第40页，共59页，2023年，2月20日，星期三第三节立式电动机结构二、转子（1）主轴。它是用来传递转矩并承受转子部分的轴向力，800kW同步电动机主轴为实心轴，800kW以上的为空心轴。（2）轮辐。它是固定磁轭并传递扭矩的部件，一般为铸钢件。（3）磁轭。它用作产生转动惯量和固定磁极用，同时也是磁路的一部分。一般用热套的方法套在主轴上，磁轭外圆上设有梯形槽或螺孔，供固定磁极用。（4）磁极。它是产生磁场的主要部件，由磁极铁芯、励磁线圈及阻尼条三部分组成，并且梯形或螺杆式接头固定在磁轭上。磁极铁芯是用1~1.5mm厚的矽钢片，经冲压成形后叠压而成，上下加极靴压板，并用双头螺栓拉紧，铁芯励磁线圈用扁铜条匝在磁极铁芯上，匝层间用粘贴石棉纸或玻璃丝布作为绝缘隔层。第41页，共59页，2023年，2月20日，星期三转子结构图1-主轴；2-支架；3-磁轭；4-制动板；5-阻力环；6-风扇；7-铁芯；8-线圈；9-阻尼条第42页，共59页，2023年，2月20日，星期三第43页，共59页，2023年，2月20日，星期三第三节立式电动机结构三、上机架机架顶部装有罩壳，内装炭刷架，中间为油槽，槽底为推力轴承座，上面装有8只抗重螺栓，顶着8块推力瓦，支承着转动部分的重量。油槽中设有导轴瓦架，上面装有4块上导轴瓦，用来控制主轴的径向位移；油槽内装有供润滑、冷却用的透平油，油面控制在上导轴瓦的中心位置，油由装在油槽内的4只管组式油冷却器通水冷却。第44页，共59页，2023年，2月20日，星期三1-罩壳；2-键；3-卡环；4-推力头；5-油冷却器；6-挡油筒；7.、8-上导轴承；9-回油孔；10-推力瓦；11-电机轴上机架第45页，共59页，2023年，2月20日，星期三第46页，共59页，2023年，2月20日，星期三第47页，共59页，2