[发明专利]一种水轮机顶盖、筒形阀布置结构及其水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮机结构设计，特别是一种水轮机顶盖结构及采用该顶盖结构的筒形阀布置结构，属于水轮机技术领域。

背景技术

水轮机的筒形阀位于固定导叶和活动导叶之间，具有结构紧凑、操作灵活、水力损失小、密封性能好的优点；通过筒形阀可将蜗壳进入转轮的水隔开，在事故状态时能起到动水关闭、紧急停机的事故门作用；筒形阀通常应用于单管引水方式的电站，也有个别一管多机叉管引水方式的电站使用。

基于现有水轮机的结构设计，当机组检修时，需先落下引水管进水口闸门和尾水闸门，将尾水从尾水管中排出，再拆发电机转子、顶盖、转轮等进行机组检修，由于筒形阀安装在顶盖上，因此检修中筒形阀必须被拆除，使得现有的机组中筒形阀功能仅限于事故状态时起到的动水关闭、紧急停机的事故门作用。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种水轮机顶盖及筒形阀布置结构设计，为筒形阀提供新的安装基础和安装方式，使筒形阀在检修过程中也能够投入使用，利用筒形阀的优异性能保证检修的安全性，并提高机组检修的便捷性和经济性。

本发明采用的技术方案如下：

一种水轮机顶盖结构，所述顶盖包括外顶盖和内顶盖，所述外顶盖设置于水轮机的座环上，外顶盖和座环间形成筒形阀筒体的收缩腔，所述内顶盖设置于外顶盖上。所述外顶盖与座环间形成筒形阀筒体的收缩腔，用于筒形阀筒体的升降，而内顶盖用于与水轮机转轮的安装配合，这样的外顶盖和内顶盖结构设计使得在检修中仅将转子、内顶盖和转轮拆除后即能完成机组的检修，而不必拆卸外顶盖，为筒形阀的检修功能的实现提供基础条件。

本发明的水轮机顶盖结构，所述外顶盖的下端面与内顶盖的下端面齐平，以用于活动导叶的安装和运转。

进一步的，所述外顶盖下端与内顶盖下端的结合处设置有第一密封件，以防止水通过外顶盖和内顶盖间的缝隙，保证机组的安全。

本发明的一种水轮机筒形阀安装结构，包括上述的水轮机顶盖结构，所述筒形阀的接力器设置于外顶盖上。接力器设置于外顶盖上使得检修中不必拆卸接力器，而便于保证筒形阀的正常工作。

进一步的，所述接力器的阀杆穿过收缩腔与筒体连接，所述筒体位于座环和外顶盖间，筒体与外顶盖间设置有筒体上密封机构，使得在内顶盖拆卸后不影响外顶盖与筒体间的密封功能。

进一步的，所述筒体上密封机构包括设置于筒体径向的密封边和设置于外顶盖的上密封件，所述外顶盖下端面的外缘设置有凹槽，所述上密封件通过固定环设置于凹槽内，上密封件和固定环均延伸出外顶盖外侧壁，所述密封边与上密封件相压合进行密封。通过这种压合密封设计能达到良好的密封性能，保证上密封件环向受力的均匀性，并提高其耐用性。

进一步的，所述上密封件上设有倾斜的密封唇边，所述密封边通过密封唇边相压合进行密封。倾斜设置的密封唇边能够有效的改善密封边压合过程的受力来提高密封效果，并有利于提高密封件的耐用性。

本发明的水轮机筒形阀安装结构，所述外顶盖的下端面与内顶盖的下端面齐平，水轮机的活动导叶设置于外顶盖和内顶盖的下端面位置，所述活动导叶与该下端面间隙配合，间隙配合面间设置有导叶密封件。导叶密封件提高导叶端面和外顶盖、内顶盖下端面间的密封性能。

本发明的水轮机筒形阀安装结构，所述内顶盖与水轮机的转轮间动密封配合。

本发明的一种水轮机，采用所述的顶盖结构，或采用所述的筒形阀安装结构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、所述水轮机顶盖结构，相比于传统整体式顶盖设计，巧妙的采用外顶盖和内顶盖的分体式设计，为筒形阀的检修功能提供了基础条件；

2、所述水轮机筒形阀安装结构，筒形阀的接力器设置于外顶盖上，克服了传统安装设计在检修中必须将接力器拆下的缺点，保证了机组检修中筒形阀的运转能力，另外筒形阀的筒体与外顶盖间密封设计能够保证筒体的高密封性能，另外改进后的外顶盖密封设计也提高了密封性能和密封的可靠性。

3、基于水轮机顶盖结构和筒形阀安装结构设计，相比于传统筒形阀在水轮机组的安装方案，使得筒形阀具有机组运转中的紧急关闭功能的同时，还具有应用于检修过程的能力，将筒形阀应用于检修过程具有以下巨大的优点：

（a）利用筒形阀优异的密封性能和高可靠性，在检修中起到阻断引水管和蜗壳中的水的作用，使得检修前不必排空引水管和蜗壳中的水，有效提高水资源的利用率、节约了检修前的排水时间，另外还减少了检修后引水管和蜗壳中的充水时间，从而大大降低了电站的维护检修耗时；