一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法与流程

本发明涉及冲击式水轮发电机领域，尤其涉及一种冲击式水轮机转轮轮毂与水斗低应力分体界面确定方法。

背景技术：

1、随着我国经济发展的需要，对能源的需求不断加大，大容量冲击式水电机组已成为必然选项。转轮是水轮发电机组的核心部件，随着机组容量的提升，转轮的尺寸和重量也随之增加。目前，为解决大型冲击式转轮制造原材料尺寸限制及制造成本高的问题，转轮轮毂与外水斗分体制造，其中转轮轮毂采用整体锻造加工或整体铸造加工制造完成，转轮外水斗通过焊接方式或电弧增材的方式制造完成。因转轮运行时，水斗受到水射流脉冲交变载荷作用，水斗分体焊缝接头易因疲劳而发生破坏，因此水斗分体界面位置确定较为重要，一方面在转轮水斗的低应力区域确定，保证转轮运行的整体寿命；另一方面分体界面靠近水斗根部，降低转轮轮毂毛坯材料尺寸和制造成本。本发明结合冲击式水轮机运行工况下转轮应力状态，在转轮水斗低应力区域和水斗长度1/2l范围内确定转轮轮毂与外水斗分体界面，保证水斗转轮运行整体寿命，降低转轮轮毂毛坯材料尺寸，提供一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法，本发明是通过以下技术方案实现的：

2、s1、根据水轮机冲击式转轮的结构特征建立转轮三维仿真模型；

3、s2、根据步骤s1中建立的三维仿真模型，用基于ansys有限元分析技术计算冲击式水轮机运行工况下的转轮水斗不同区域应力状态；

4、s3、根据步骤s2中计算得到的转轮水斗不同区域应力状态，确定低于水斗根部高应力区域应力幅值80％的水斗外侧低应力区域；

5、s4、转轮轮毂与外水斗分体界面位置确定在步骤s3中的水斗外侧低应力区域内，且在水斗的1/2l长度范围内；

6、s5、转轮轮毂和外水斗分体界面的结构设计为u型。

7、可选的，所述步骤s5中，所述转轮轮毂和外水斗分体界面的结构设计为v型。

8、可选的，所述步骤s5中，所述的转轮轮毂和外水斗分体界面的结构设计为i型。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

10、1.转轮轮毂与外水斗的分体界面在低于水斗根部应力幅值80％的水斗外侧区域确定，转轮轮毂材料毛坯的外圆尺寸延伸至不高于最大工作应力80％处，满足焊接接头疲劳强度为转轮母材疲劳强度80％的设计要求，实现转轮水斗焊接接头疲劳寿命与转轮母材疲劳寿命的等同；

11、2.转轮轮毂与外水斗分体界面在水斗长度1/2l区域内确定，转轮轮毂附带斗根长度小于水斗长度的1/2l，缩减转轮轮毂毛坯材料尺寸，提升转轮轮毂材料利用率，降低制造成本。

技术特征：

1.一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法，其特征包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述转轮轮毂(4)和外水斗(5)分体界面(6)的结构设计为v型。

3.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法，特征在于，所述步骤s5中，所述转轮轮毂(4)和外水斗(5)分体界面(6)的结构设计为i型。

技术总结本发明属于冲击式水轮发电机领域，公开一种冲击式水轮机转轮轮毂与外水斗低应力分体界面确定方法，结合水轮机运行工况下转轮应力状态，在低于水斗根部高应力区域应力幅值80％的水斗外侧区域和水斗长度1/2L范围内，确定转轮轮毂与外水斗分体界面，使转轮轮毂材料毛坯的外圆尺寸延伸至不高于最大工作应力80％处，且轮毂附带斗根长度小于水斗长度的1/2，在保证水斗转轮运行整体寿命基础上，缩减轮毂毛坯材料尺寸，降低制造成本。技术研发人员：任磊,段伟赞,李凤超,郭连恒,邓飞远,吴海龙,李建华,李景,魏方锴,刘晶石受保护的技术使用者：哈尔滨电机厂有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11