本文通过分析以往中高水头电站混流式水轮机组导叶轴颈结构,指出导叶轴颈法兰盘处绕流漏水会对机组的安全稳定运行造成不利影响,并以某水电站为例进行了导叶轴颈绕流漏水量的计算,证实了导叶轴颈法兰盘处绕流漏水量会影响机组停机后的导叶封水效果。为减小导叶轴颈绕流漏水量,提出了三种防止导叶轴颈绕流的密封结构,经综合比较各种结构的优缺点,选定其中一种结构在白鹤滩电站百万机组设计中应用。本文的研究成果可供其他中高水头电站机组设计或检修改造时参考。

白鹤滩水电站共有16台百万kW立轴混流式水轮发电机组,其主轴密封为静压自平衡式轴向密封结构,结合其水文条件,由流体力学不可压缩粘性流体层流运动的诺维一斯托克斯方程,对浮动环的工作原理建立数学模型,求出给水压力与浮动量、流量等参数的表达式。然后结合水轮发电机组尾水位和主轴密封结构尺寸等,可得到在任一尾水位时的主轴密封给水压力与浮动量的函数变化关系,即可求出给水压力的调整范围,为机组主轴密封运行参数的选取、相关缺陷的分析诊断和优化主轴密封运行工况提供重要的数据参考。