一種水輪機控制環立面抗磨板的選型方法
【專利摘要】本發明公開了一種水輪機控制環立面抗磨板的選型方法，步驟為：計算立面抗磨板的靜壓應力PV＝0＝(π/4*d2)*Pmax/(N’*B*L)，其中：N為立面抗磨板的總數量，N≤14時，N’為2，N＞14時，N’為4；Pmax為導葉接力器最大油壓，d為導葉接力器活塞桿直徑，B為單個立面抗磨板寬度，L為單個立面抗磨板長度；計算立面抗磨板滑動速度V＝Dv/Dy*S/Ts，Dy為兩個控制環大耳孔距離、Dv為立面抗磨板外圓直徑，S為控制環大耳環行程，Ts為導葉關閉時間；計算立面抗磨板滑動應力PV≠0V＝0.56PV＝0*V；對比立面抗磨板靜壓應力PV＝0與選用的抗磨板材料的許用靜壓應力，立面抗磨板滑動應力Pv≠0V值與選用的抗磨板材料的許用滑動應力值。該選型方法完善、科學，保證了立面抗磨板的安全性和經濟性。
【專利說明】一種水輪機控制環立面抗磨板的選型方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及材料的選型方法，具體涉及一種用于水輪機導葉控制環立面抗磨板的選型方法。

【背景技術】
[0002]結合圖1——圖3所示，水輪機導葉控制環I的左右兩側對稱設置有控制環大耳孔2，兩個導葉接力器3設置在兩個控制環大耳孔2連線的同一側，即兩個導葉接力器3在相鄰象限對稱布置，在導葉控制環I的底面設置有若干個呈圓周均布的底面抗磨板4，在導葉控制環I的外壁上設置有若干個呈圓周均布的立面抗磨板5。導葉接力器3通入壓力油操作活塞動作，使導葉控制環I左右擺動，從而使設置在導葉控制環I底面的底面抗磨板4受到摩擦。導葉接力器3包括有桿腔和無桿腔，有桿腔及無桿腔存在受力差，導葉接力器3動作時始終存在作用力之差，并通過控制環大耳孔2傳遞給導葉控制環1，使設置在導葉控制環I外側壁上的立面抗磨板5在隨導葉控制環I擺動時受到摩擦。
[0003]目前，水輪發電機組在控制環底面抗磨板以及立面抗磨板的選型時，僅僅是根據經驗來進行選擇，沒有一套成熟、系統的底面抗磨板或立面抗磨板的選型計算方法。所選用的底面抗磨板及立面抗磨板達不到安全使用的要求，從而影響水輪發電機組的安全穩定運行，同時造成材料浪費，達不到使用的經濟性。


【發明內容】

[0004]本發明針對上述技術問題進行改進，擬提供一種科學、完善的水輪機控制環立面抗磨板的選型方法，消除依靠經驗選擇不能保證立面抗磨板安全性和經濟性的問題。
[0005]為解決以上技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種水輪機控制環立面抗磨板的選型方法，包括以下步驟:
[0006](A)、計算控制環立面抗磨板的靜壓應力PV = Q ;
[0007]控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv =。= Fmax/(N’A) = ( π/4*d2) *Pmax/(N’*B*L),其中:N為立面抗磨板的總數量；N’為立面抗磨板受力計算的數量，當NS 14時，取N’為2，N > 14時，取N’為4 ；Fmax為導葉接力器的最大總作用力，Pmax為導葉接力器的最大油壓，d為導葉接力器的活塞桿直徑，B為單個立面抗磨板的寬度，L為單個立面抗磨板的長度；
[0008](B)、計算控制環立面抗磨板滑動速度V ；
[0009]控制環立面抗磨板滑動速度V = Dv/Dy*S/Ts，其中:Dy為兩個控制環大耳孔的距離、Dv為立面抗磨板的外圓直徑，S為控制環大耳環行程，Ts為導葉關閉時間；
[0010](C)計算控制環立面抗磨板滑動應力Pv#V ；
[0011]Pv#V = 0.56Pv = (l*V，其中:PV = Q為步驟(A)中計算出的控制環立面抗磨板的靜壓應力，V為步驟(B)中計算出的控制環立面抗磨板滑動速度；
[0012](D)對比控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv = (l與選用的抗磨板材料的許用靜壓應力；
[0013]此步驟應保證選用的抗磨板材料的許用靜壓應力值大于控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv = Cl，并要求安全余量>7，可以通過調整步驟(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料來達到要求；
[0014](E)對比控制環立面抗磨板的滑動應力Pv值與選用的抗磨板材料的許用滑動應力值；
[0015]此步驟應保證材料的許用滑動應力值大于控制環立面抗磨板的滑動應力P#QV，并要求安全余量>5，可以通過調整步驟(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料來達到要求。
[0016]本發明的有益效果:使水輪發電機組在控制環立面抗磨板的選型上有了完善、科學的選型方法，相比傳統的依靠經驗進行選型，有效地保證了所選擇控制環立面抗磨板的安全性和經濟性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是水輪機導葉控制環、控制環大耳孔、葉輪接力器等的安裝示意圖。
[0018]圖2是圖1的俯視圖。
[0019]圖3是圖2的局部放大圖。
[0020]圖4是圖2中控制環立面抗磨板的俯視圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
[0022]一種水輪機控制環立面抗磨板的選型方法，包括以下步驟:
[0023](A)、計算控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv =。；
[0024]控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv =。= Fmax/(N’A) = ( π/4*d2) *Pmax/(N’*B*L),其中:N為立面抗磨板的總數量；N’為立面抗磨板受力計算的數量，當NS 14時，取N’為2，N> 14時，取N’為4 ;Fmax為導葉接力器的最大總作用力，Pmax為導葉接力器的最大油壓，d為導葉接力器的活塞桿直徑，B為單個立面抗磨板的寬度，L為單個立面抗磨板的長度(如圖4所示)。
[0025]通過測量得到:N立面抗磨板的總數量為14，因此取N’為2 ；Pmax導葉接力器的最大油壓均為6.3MPa ；d導葉接力器的活塞桿直徑為0.25m, B單個立面抗磨板的寬度為
0.12m, L單個立面抗磨板的長度為0.425m ；
[0026]計算立面抗磨板的靜壓應力Pv = (l = Fmax/(N’A) = O/4*d2) *Pmax/(N’*B*L)=(3.14/4*0.252) *6.3/(2*0.12*0.4 2 5) = 3.0MPa0
[0027](B)、計算控制環立面抗磨板滑動速度V ；
[0028]控制環立面抗磨板滑動速度V = Dv/Dy*S/Ts，其中:Dy為兩個控制環大耳孔的距離、Dv為立面抗磨板的外圓直徑(結合圖1、圖2所示)，S為控制環大耳環行程，Ts為導葉關閉時間。
[0029]通過測量得到:Dy兩個控制環大耳孔的距離為7.30m，Dv立面抗磨板的外圓直徑為6.56m, S控制環大耳環行程為1.649m, Ts導葉關閉時間為14s ；
[0030]計算控制環立面抗磨板滑動速度V = Dv/Dy*S/Ts = 6.56/7.30*1.649/14 =
0.10m/so[0031 ] (C)計算控制環立面抗磨板滑動應力Pv ;
[0032]Pv^0V = 0.56Pv = Q*V，其中:PV = (I為步驟㈧中計算出的控制環立面抗磨板的靜壓應力，V為步驟(B)中計算出的控制環立面抗磨板滑動速度。
[0033]計算控制環立面抗磨板滑動應力Pv # QV = 0.56PV = Q*V = 0.56*3.0*0.1 =
0.168MPa*m/s0
[0034](D)對比控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv = (l與選用的抗磨板材料的許用靜壓應力。
[0035]此步驟應保證選用的抗磨板材料的許用靜壓應力值大于控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv = Cl，并要求安全余量>7，可以通過調整步驟(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料來達到要求；
[0036]選用材料為FZ-6 (通用名稱為雙金屬系列自潤滑軸承)，許用靜壓力為25MPa，安全余量彡7，可見3.0MPa < 25MPa，安全余量為7.33，滿足要求。
[0037](E)對比控制環立面抗磨板的滑動應力Pv值與選用的抗磨板材料的許用滑動應力值；
[0038]此步驟應保證材料的許用滑動應力值大于控制環立面抗磨板的滑動應力P#QV，并要求安全余量>5，可以通過調整步驟(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料來達到要求。
[0039]選用材料為FZ-6，許用滑動Pv#V值為lMPa*m/s，安全余量彡5，可見0.168MPa*m/s < lMPa*m/s，安全余量為5，滿足要求。
【權利要求】
1.一種水輪機控制環立面抗磨板的選型方法，其特征在于，包括以下步驟: (A)、計算控制環立面抗磨板的靜壓應力PV= Q ; 控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv = O = Fmax/ (N’ A) = O /4*d2) *Pmax/ (N’ *B*L),其中:N為立面抗磨板的總數量；N’為立面抗磨板受力計算的數量，當N < 14時，取N’為2，N> 14時,取N’為4 ;Fmax為導葉接力器的最大總作用力，Pmax為導葉接力器的最大油壓，d為導葉接力器的活塞桿直徑，B為單個立面抗磨板的寬度，L為單個立面抗磨板的長度； (B)、計算控制環立面抗磨板滑動速度V； 控制環立面抗磨板滑動速度V = Dv/Dy*S/Ts，其中:1為兩個控制環大耳孔的距離、Dv為立面抗磨板的外圓直徑，S為控制環大耳環行程，Ts為導葉關閉時間； (C)計算控制環立面抗磨板滑動應力Pv#V; Pv^0V = 0.56Pv = (l*V，其中:PV = (I為步驟(A)中計算出的控制環立面抗磨板的靜壓應力，V為步驟(B)中計算出的控制環立面抗磨板滑動速度； (D)對比控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv= C1與選用的抗磨板材料的許用靜壓應力； 此步驟應保證選用的抗磨板材料的許用靜壓應力值大于控制環立面抗磨板的靜壓應力Pv = o，并要求安全余量>7，可以通過調整步驟(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料來達到要求； (E)對比控制環立面抗磨板的滑動應力Pv值與選用的抗磨板材料的許用滑動應力值； 此步驟應保證材料的許用滑動應力值大于控制環立面抗磨板的滑動應力Pv#V，并要求安全余量>5，可以通過調整步驟(A)中的N、B、L值或者抗磨板材料來達到要求。
【文檔編號】F03B3/18GK104141578SQ201410316793
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】陳立, 陳江峰, 龍川 申請人:重慶大唐國際武隆水電開發有限公司