本發明屬于水電站機組導水機構密封技術領域，尤其涉及一種用于水輪機導水密封結構的鋼塑復合抗磨板。

背景技術：

水輪機導水機構過流表面，在運行過程中受到高速水流的沖刷作用，特別是當水中含沙量大時，磨蝕破壞十分嚴重，是含沙多相流水質、中高水頭水電站水輪機的疑難通病，長期以來危及電廠安全經濟運行。

在水輪機結構設計中，導水機構的底環和頂蓋的過流表面需要采用特殊的覆面層保護，此特殊覆面層即抗磨板。傳統的抗磨板是采用螺釘連接到底環和頂蓋上，當抗磨板磨損后機組大修時，將舊的抗磨板拆卸，更換新的抗磨板。由于此種抗磨板尺寸大，重量大，在材料的選擇和加工工藝方面都受到一定的限制。一般用普通鋼板制造，當水中含沙量大或水頭高時，采用不銹鋼板制造。但耐磨性能并不理想，特別是含沙量大時，此種抗磨板的壽命往往控制機組的大修期?？鼓グ宓母鼡Q需要長時間停機，耗費大量材料和勞動工時，造成巨大經濟損失(檢修停電損失：以單機容量為20萬kw機組為例，每天發電量損失為4.8×10⁵度，上網電價按0.3元/度計算，每天損失144萬元)。

通過現有文獻資料檢索和水電站實際運行調研發現，有的水電站曾采用尼龍作底環抗磨板代替金屬抗磨板，雖然抗磨能力有一定提高，但效果不明顯；還有的水電站采用超高密度聚乙烯制作抗磨板，雖然這種抗磨板的抗磨性能比尼龍材質的抗磨板好，但長期使用易于變形，在水中浸泡2～3年后，因吸水膨脹導致變形，產生擴大的“楔形間隙”，由此出現間隙“二次竄流”，間隙汽蝕與泥沙高頻大沖角撞擊疊加在一起，導致水輪機止漏環汽蝕嚴重，威脅水輪機的安全運行。

技術實現要素：

發明目的：本發明針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本發明公開了一種用于水輪機導水密封結構的鋼塑復合抗磨板，其能夠確保導葉在停機全關狀態下具有良好的密封性，同時在開停機時具有良好的抗汽蝕能力，保障機組安全運行，增加發電效益。

技術方案：一種用于水輪機導水密封結構的鋼塑復合抗磨板，包括水輪機底環和水輪機頂蓋，

所述水輪機底環的上端面設有底環抗磨板組件，

所述底環抗磨板組件包括多個結構相同的呈扇形的底環抗磨板單元，多個底環抗磨板單元沿水輪機底環的上端面均勻布設，

所述底環抗磨板單元由聚氨酯彈性體內嵌第一不銹鋼骨架而成，所述底環抗磨板單元的外表面徑向中部設有一導葉下端面密封凸起；

所述底環抗磨板單元上均勻布設有多個第一臺肩孔，所述底環抗磨板單元與所述水輪機底環通過所述第一臺肩孔和螺栓固定連接，

所述水輪機頂蓋的下端面固設有頂蓋抗磨板組件，

所述頂蓋抗磨板組件包括多個結構相同的呈扇形的頂蓋抗磨板單元組成，所述頂蓋抗磨板單元由第一頂蓋抗磨板單元和第二頂蓋抗磨板單元組成，所述第一頂蓋抗磨板單元、所述第二頂蓋抗磨板單元依次交替沿著水輪機頂蓋的下端面均勻布設；

所述第一頂蓋抗磨板單元由聚氨酯彈性體內嵌第二不銹鋼骨架而成，該第一頂蓋抗磨板單元的外表面徑向中部設有一導葉上端面密封凸起；

所述第二頂蓋抗磨板單元由聚氨酯彈性體內嵌第三不銹鋼骨架而成，該第二頂蓋抗磨板單元的外表面徑向中部設有一導葉上端面密封凸起；

所述第一頂蓋抗磨板單元均勻布設有多個第二臺肩孔，所述第一頂蓋抗磨板單元通過第二臺肩孔和螺栓與所述水輪機頂蓋固定連接，

所述第二頂蓋抗磨板單元上均勻布設多個第二臺肩孔，所述第二頂蓋抗磨板單元通過第二臺肩孔和螺栓與所述水輪機頂蓋固定連接。

進一步地，所述螺栓為不銹鋼螺栓。

更進一步地，布設在第一臺肩孔中的不銹鋼螺栓的頂端涂覆有聚氨酯灌注膠。

更進一步地，布設在第二臺肩孔中的不銹鋼螺栓的頂端設有復合樹脂砂漿。

進一步地，所述第一臺肩孔內側、所述第二臺肩孔內側均設有螺紋鎖固膠。

進一步地，所述底環抗磨板單元的中部設有第一同心孔，所述第一同心孔與活動導葉的安裝孔同心且直徑相同。

進一步地，所述第一不銹鋼骨架由第一臺肩孔和第一不銹鋼骨架網孔組成。

進一步地，所述第一頂蓋抗磨板單元中部設有第二同心孔，所述第二同心孔與活動導葉安裝孔同心且直徑相同。

進一步地，所述第二不銹鋼骨架由第二臺肩孔和第二不銹鋼骨架網孔組成。

進一步地，所述第三不銹鋼骨架21由第二臺肩孔和第三不銹鋼骨架網孔組成。

有益效果：本發明公開的一種用于水輪機導水密封結構的鋼塑復合抗磨板具有以下有益效果：

(1)導葉下端面密封凸起和導葉上端面密封凸起有效提高了導葉全關狀態下的密封性能，與導葉密封板配合使用，改善了正常停機時因漏水量增大而導致機組潛動現象；

(2)采用聚氨酯彈性體，該彈性體具有較高的彈性、強度以及優異的耐水性、耐磨性、耐油性、耐疲勞、耐撕裂及抗震動性，其耐磨性是普通碳鋼的10倍以上，是超高密度聚乙烯的3倍以上，水中浸泡六年各種強度指標下降不超過10％；

(3)采用鋼塑復合技術加工成型后，整體性強，局部需處理時可進行機加工，與水輪機底環和水輪機頂蓋通過不銹鋼螺栓固定，表面用高抗磨蝕聚氨酯膠獲復合樹脂砂漿進行密封，保證與抗磨板表面無凹坑和明顯間隙，光滑齊平，運行中不產生磨損汽蝕源。

(4)安裝方式簡單，拆卸方便，現場安裝條件要求不苛刻，具有互換性，大大節省維修時間。

附圖說明

圖1為水輪機底環與底環抗磨板組件的安裝示意圖；

圖2為第一底環抗磨板單元的俯視圖；

圖3為圖2的A-A面的剖視圖；

圖4為第一不銹鋼骨架的俯視圖；

圖5為水輪機頂蓋與頂蓋抗磨板組件的安裝示意圖；

圖6為第一頂蓋抗磨板單元的俯視圖；

圖7為第二頂蓋抗磨板單元的俯視圖；

圖8為圖6的B-B面的剖視圖；

圖9為圖7的C-C面的剖視圖；

圖10為第二不銹鋼骨架的俯視圖；

圖11為第三不銹鋼骨架的俯視圖；

其中：

1-水輪機底環 2-底環抗磨板組件

3-底環抗磨板單元 4-第一臺肩孔

5-螺栓 6-導葉下端面密封凸起

7-第一同心孔 8-聚氨酯彈性體

9-第一不銹鋼骨架 10-螺紋鎖固膠

11-聚氨酯灌注膠 12-第一不銹鋼骨架網孔

13-水輪機頂蓋 14-頂蓋抗磨板組件

15-第一頂蓋抗磨板單元 16-第二頂蓋抗磨板單元

17-導葉上端面密封凸起 18-第二同心孔

19-復合樹脂砂漿 20-第二不銹鋼骨架

21-第三不銹鋼骨架

22-第二不銹鋼骨架網孔

23-第三不銹鋼骨架網孔

24-第二臺肩孔

具體實施方式：

下面對本發明的具體實施方式詳細說明。

如圖1～11所示，一種用于水輪機導水密封結構的鋼塑復合抗磨板，包括水輪機底環1和水輪機頂蓋13，

水輪機底環1的上端面設有底環抗磨板組件2，

底環抗磨板組件2包括多個結構相同的呈扇形的底環抗磨板單元3，多個底環抗磨板單元3沿水輪機底環1的上端面均勻布設，

底環抗磨板單元3由聚氨酯彈性體8內嵌第一不銹鋼骨架9而成，底環抗磨板單元3的外表面徑向中部設有一導葉下端面密封凸起6；

底環抗磨板單元3上均勻布設有多個第一臺肩孔4，底環抗磨板單元3與水輪機底環1通過第一臺肩孔4和螺栓5固定連接，

水輪機頂蓋13的下端面固設有頂蓋抗磨板組件14，

頂蓋抗磨板組件14包括多個結構相同的呈扇形的頂蓋抗磨板單元組成，頂蓋抗磨板單元由第一頂蓋抗磨板單元15和第二頂蓋抗磨板單元16組成，第一頂蓋抗磨板單元15、第二頂蓋抗磨板單元16依次交替沿著水輪機頂蓋13的下端面均勻布設；

第一頂蓋抗磨板單元15由聚氨酯彈性體8內嵌第二不銹鋼骨架20而成，第一頂蓋抗磨板單元15的外表面徑向中部設有一導葉上端面密封凸起17；

第二頂蓋抗磨板單元16由聚氨酯彈性體8內嵌第三不銹鋼骨架21而成，該第二頂蓋抗磨板單元16的外表面徑向中部設有一導葉上端面密封凸起17；

第一頂蓋抗磨板單元15均勻布設有多個第二臺肩孔24，第一頂蓋抗磨板單元15通過第二臺肩孔24和螺栓5與水輪機頂蓋13固定連接，

第二頂蓋抗磨板單元16上均勻布設多個第二臺肩孔24，第二頂蓋抗磨板單元16通過第二臺肩孔24和螺栓5與水輪機頂蓋13固定連接。

進一步地，螺栓5為不銹鋼螺栓。

更進一步地，布設在第一臺肩孔4中的不銹鋼螺栓的頂端涂覆有聚氨酯灌注膠11。

更進一步地，布設在第二臺肩孔24中的不銹鋼螺栓的頂端設有復合樹脂砂漿19。

進一步地，第一臺肩孔4內側、第二臺肩孔24內側設有螺紋鎖固膠10。

進一步地，底環抗磨板單元3的中部設有第一同心孔7，第一同心孔7與活動導葉的安裝孔同心且直徑相同。

進一步地，第一不銹鋼骨架9由第一臺肩孔4和第一不銹鋼骨架網孔12組成。

進一步地，第一頂蓋抗磨板單元15中部設有第二同心孔18，第二同心孔18與活動導葉安裝孔同心且直徑相同。

進一步地，第二不銹鋼骨架20由第二臺肩孔24和第二不銹鋼骨架網孔22組成。

進一步地，第三不銹鋼骨架21由第二臺肩孔24和第三不銹鋼骨架網孔23組成。

使用時，導葉通過導葉下端面密封凸起6、導葉上端面密封凸起17卡設于底環抗磨板組件2與頂蓋抗磨板組件14之間，可有效抑制導葉關機狀態時的漏水問題。

上面對本發明的實施方式做了詳細說明。但是本發明并不限于上述實施方式，在所屬技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。