一种设置轴向阻尼装置的水泵水轮机顶盖的制作方法

1.本发明涉及水泵水轮机技术领域，更具体地说涉及一种设置轴向阻尼装置的水泵水轮机顶盖。


背景技术：

2.水泵水轮机是20世纪30年代出现的新型抽水蓄能机组，与水轮机和水泵串联的蓄能机组相比，其重量大为减轻，造价降低，因而得到广泛应用。水泵水轮机主要分为混流式、斜流式和贯流式，适用水头/扬程的范围不同。混流式和斜流式水泵水轮机主要应用于大中型抽水蓄能电站，其中使用最为广泛的是混流式水泵水轮机。贯流式则多应用于潮汐电站。此外，在一些装有轴流泵的泵站，亦有利用轴流式水泵反转进行发电的，这种轴流式水泵水轮机应用并不广泛。
3.水泵水轮机顶盖作为抽水蓄能机组重要的结构部件，在保障机组安全稳定运行方面起到至关重要的作用。水泵水轮机组具有水头高、动作频繁、工况复杂的特点，水泵水轮机顶盖在轴向方向主要承受水压力，各截面上的水压力、不同工况下受力情况存在差异，致使顶盖在实际运行中轴方向受力和振动均很大。
4.现有技术中，传统的传递轴向力和抗振的措施是从结构本身来考虑，如顶盖与座环把合螺栓充分预紧保证轴向力传递到埋件、增加顶盖刚强度抗振等措施。传统结构不具备对不同载荷的自我适应能力，且不能衰减和吸收振动能量。
5.公开号为cn204553059u、公开日为2015年08月12日的发明专利文献，公开了一种高转速悬式水轮发电机组双反式阻尼防振结构，主要采用在高转速悬式水轮发电机组的最上方，即发电机厂房层的发电机上盖板外圈与水泥基础相接触的位置，均匀布置此种双反式阻尼防振结构，此种结构由盖板本体、接触螺栓、锁定螺母、基础埋入环等组件组成可任意调整轴向、径向受力的自锁式结构，将发电机上层上盖板与外围水泥基础最大限度的结合成整体，从而使水泥基础分担发电机振动效应，减小发电机振动及振感，保证发电机组安全稳定的运行。
6.然而，上述的双反式阻尼防振结构的设计是刚性的，并不能衰减能量，只是起到了传递能量到基础的作用，因此并不能保证机组安全可靠运行。
7.综上所述，亟需一种设置轴向阻尼装置的水泵水轮机顶盖，用于在载荷发生变化时，实现传递轴向力和抗振的自我适应，并最大限度衰减顶盖轴向力，同时吸收和消减顶盖的轴向振动能量，保证机组安全可靠运行。


技术实现要素：

8.为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种设置轴向阻尼装置的水泵水轮机顶盖，在顶盖受到轴向水压力时，阻尼装置提供与轴向力相反的阻力，衰减轴向力，衰减后的轴向力传递给混凝土，传递到基础的轴向力大大减小，减轻了顶盖与座环把合螺栓的工作应力；同样地，在顶盖出现轴向振动时，阻尼装置可耗减和吸收振动能量，
减轻顶盖振动，避免顶盖剧烈振动诱发的结构件疲劳破坏。
9.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：一种设置轴向阻尼装置的水泵水轮机顶盖，包括水泵水轮机顶盖本体和轴向柔性阻尼装置；所述水泵水轮机顶盖本体外端设置有顶盖法兰，所述顶盖法兰外端设置有顶盖伸出法兰板；所述轴向柔性阻尼装置设置有若干，且均匀分布在所述顶盖伸出法兰板外缘下方，轴向柔性阻尼装置顶部的自由端与所述顶盖伸出法兰板连接，底部的固定端与机坑里衬连接，轴向柔性阻尼装置与水泵水轮机的轴平行。
10.机坑里衬背离轴向柔性阻尼装置的一侧设有混凝土层；在水泵水轮机顶盖本体受到水压力时，轴向柔性阻尼装置提供与轴向力相反的阻力衰减轴向力，衰减后的轴向力经机坑里衬传递至混凝土层；在水泵水轮机顶盖本体轴向振动时，轴向柔性阻尼装置振动耗减和吸收振动能量。
11.进一步的是，所述顶盖伸出法兰板通过顶盖连接螺栓安装在所述顶盖法兰上。
12.进一步的是，所述轴向柔性阻尼装置顶部的自由端设置有阻尼装置自由端法兰，底部的固定端设置有阻尼装置固定端法兰；所述阻尼装置自由端法兰通过自由端固定螺栓安装在所述顶盖伸出法兰板上，所述阻尼装置固定端法兰通过固定端固定螺栓安装在机坑里衬上。
13.进一步的是，所述轴向柔性阻尼装置为液压粘滞阻尼器。
14.进一步的是，所述液压粘滞阻尼器包括缸体、盖合在缸体上的缸盖、缸体内的活塞、与活塞连接并穿出缸盖的活塞杆以及用于密封所述缸体的密封件。
15.本发明的有益效果：本发明提供的水泵水轮机顶盖，通过在水泵水轮机顶盖本体和机坑里衬之间设置有若干轴向柔性阻尼装置，可很好地使水泵水轮机顶盖对轴向载荷变化实现自适应，避免了传统结构不能自适应轴向载荷的不足；可很好地在传递轴向力的过程中，衰减吸收一部分轴向力，减小现有传统方案传递到基础轴向力较大的问题；可很好地通过阻尼装置吸收耗减顶盖轴向振动能量，避免现有传统结构无法衰减吸收能量的不足。
附图说明
16.图1为本发明的示意图；附图标记：1、水泵水轮机顶盖本体；2、轴向柔性阻尼装置；3、机坑里衬；4、顶盖法兰；5、顶盖连接螺栓；6、顶盖伸出法兰板；7、阻尼装置自由端法兰；8、阻尼装置固定端法兰；9、自由端固定螺栓；10、固定端固定螺栓；11、锚钩。
具体实施方式
17.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
18.实施例1
一种设置轴向阻尼装置的水泵水轮机顶盖，如图1所示，包括水泵水轮机顶盖本体1和轴向柔性阻尼装置2。
19.水泵水轮机顶盖本体1外端设置有顶盖法兰4，顶盖法兰4外端设置有顶盖伸出法兰板6。
20.轴向柔性阻尼装置2设置有若干，且均匀分布在顶盖伸出法兰板6外缘下方，轴向柔性阻尼装置2顶部的自由端与顶盖伸出法兰板6连接，底部的固定端与机坑里衬3连接，轴向柔性阻尼装置2与水泵水轮机的轴平行。
21.机坑里衬3背离轴向柔性阻尼装置2的一侧设有混凝土层；在水泵水轮机顶盖本体1受到水压力时，轴向柔性阻尼装置2提供与轴向力相反的阻力衰减轴向力，衰减后的轴向力经机坑里衬3传递至混凝土层；在水泵水轮机顶盖本体1轴向振动时，轴向柔性阻尼装置2振动耗减和吸收振动能量。
22.本实施例提供的水泵水轮机顶盖，主要是为了弥补传统传递结构无法实现对轴向载荷的自我适应、无法衰减和吸收轴向振动能量的不足。该水泵水轮机顶盖，在载荷发生变化时，实现传递轴向力和抗振的自我适应，并最大限度衰减顶盖轴向力、吸收和消减顶盖轴向振动能量，保证机组安全可靠运行。该顶盖主要应用于水泵水轮机，也可应用于水轮机或者水泵等水力机械设备。轴向柔性阻尼装置2沿水泵水轮机顶盖本体1圆周方向轴向均匀设置若干个，其数量可以奇数个，也可以是偶数个，可根据具体工况进行调整。
23.实施例2本实施例在实施例1的基础上作进一步的改进，如图1所示，顶盖伸出法兰板6通过顶盖连接螺栓5安装在顶盖法兰4上，以方便安装轴向柔性阻尼装置2。
24.轴向柔性阻尼装置2顶部的自由端设置有阻尼装置自由端法兰7，底部的固定端设置有阻尼装置固定端法兰8；阻尼装置自由端法兰7通过自由端固定螺栓9安装在顶盖伸出法兰板6上，阻尼装置固定端法兰8通过固定端固定螺栓10安装在机坑里衬3上，方便了轴向柔性阻尼装置2的安装和拆卸。
25.机坑里衬3连接有锚钩11，锚钩11埋设于混凝土层内，用于增强机坑里衬3的刚性，保证轴向力的可靠传递。
26.轴向柔性阻尼装置2为液压粘滞阻尼器，包括缸体、盖合在缸体上的缸盖、缸体内的活塞、与活塞连接并穿出缸盖的活塞杆以及用于密封缸体的密封件，或者也可采用能实现消减和吸收能量的其他类型的阻尼装置；阻尼装置安装时，其活塞应置于缸体中部，以在机组轴向方向实现双向衰减和吸收能量。
27.顶盖伸出法兰板6厚度足够，并具有足够的刚强度，以保证水泵水轮机顶盖本体1的轴向力和轴向振动等能够顺利通过轴向柔性阻尼装置2进行吸收和消减。机坑里衬3为钢板，轴向柔性阻尼装置2底部固定端处的机坑里衬3厚度较厚，与埋设于混凝土层内的锚钩11配合，以增强机坑里衬3的刚性，保证轴向力的可靠传递。为了更好的理解本发明，下面对本发明的工作原理作一次完整的描述：在使用时，当水泵水轮机顶盖本体1受到轴向水压力时，水泵水轮机顶盖本体1将力通过顶盖法兰4、顶盖伸出法兰板6和阻尼装置自由端法兰7传递至轴向柔性阻尼装置2，轴向柔性阻尼装置2提供与轴向力相反的阻力衰减轴向力，衰减后的轴向力通过阻尼装置固定端法兰8和机坑里衬3后传递至混凝土层，传递到基础的轴向力大大减小，减轻了顶盖
与座环把合螺栓的工作应力。同样地，在水泵水轮机顶盖本体1出现轴向振动时，轴向柔性阻尼装置2可耗减和吸收振动能量，减轻顶盖振动，避免顶盖剧烈振动诱发的结构件疲劳破坏。
28.以上对本发明的实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种等同变型或替换，这些等同或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。