液力透平設計

第1章概論1
 
1.1工程流體力學基本方程1
 
1.1.1工程流體力學基礎1
 
1.1.2坐標系2
 
1.1.3流體動力學基本方程3
 
1.2液力透平定義4
 
1.3液力透平結構形式及應用4
 
參考文獻7
第2章液力透平基本理論和設計方法8
 
2.1液力透平基本方程8
 
2.1.1葉輪形式與反力度8
 
2.1.2混（徑）流式液力透平基本方程9
 
2.1.3軸流式液力透平基本方程11
 
2.1.4靜止導葉12
 
2.2液力透平主要特征參數(shù)13
 
2.2.1比轉速計算13
 
2.2.2單位轉速單位流量單位功率計算14
 
2.3液力透平相似理論簡介14
 
2.4液力透平設計方法15
 
2.4.1水輪機和水泵水輪機設計方法15
 
2.4.2離心泵反轉液力透平設計方法18
 
2.4.3液力透平直接正向設計方法.23
 
2.5液力透平的損失與效率23
 
2.5.1機械損失與機械效率23
 
2.5.2容積效率計算25
 
2.5.3水力效率計算25
 
2.5.4軸流式液力透平的損失和效率26
 
參考文獻27
第3章液力透平過流部件水力設計28
 
3.1液力透平過流部件基礎參數(shù)29
 
3.1.1設計輸入?yún)?shù)29
 
3.1.2結構設計相關參數(shù)29
 
3.2徑（混）流式液力透平葉輪的一維水力設計31
 
3.2.1葉輪進口直徑的設計計算31
 
3.2.2葉輪出口葉片平均直徑、葉片大/小徑和輪轂直徑的設計計算33
 
3.2.3葉輪進/出口葉片寬度與葉片安放角34
 
3.2.4徑（混）流式透平導葉參數(shù)計算與選取36
 
3.2.5渦殼參數(shù)計算與選取40
 
3.3徑（混）流式過流部件的二維造型43
 
3.3.1葉輪二維造型43
 
3.3.2導葉葉片繪形與葉片數(shù)的2終確定46
 
3.3.3渦殼及進出口管48
 
3.3.4過流部件關鍵參數(shù)校核計算49
 
3.3.5液力透平一維直接正向設計案例.49
 
3.4徑（混）流式液力透平三維數(shù)值模擬54
 
3.5軸流式液力透平過流部件水力設計57
 
3.5.1軸流式液力透平參數(shù)的選擇及理論計算57
 
3.5.2軸流式液力透平動靜葉片設計61
 
參考文獻66
第4章液力透平軸向力、徑向力及平衡67
 
4.1軸向力計算及平衡67
 
4.1.1徑（混）流式透平軸向力計算67
 
4.1.2軸流式透平軸向力計算72
 
4.1.3軸向力平衡74
 
4.2徑向力計算及平衡85
 
4.2.1徑（混）流式透平徑向力計算與平衡85
 
4.2.2軸流式透平徑向力計算與平衡86
 
參考文獻89
第5章液力透平主要零件強度計算與材料選擇90
 
5.1葉輪強度計算90
 
5.1.1葉輪強度的一維簡化計算90
 
5.1.2葉輪輪轂強度計算96
 
5.1.3葉輪強度的有限元分析算例97
 
5.2軸的強度計算99
 
5.2.1軸的受力99
 
5.2.2軸的強度校核100
 
5.2.3軸系關鍵部位2形量三維校核104
 
5.3殼體強度計算105
 
5.3.1殼體強度的一維計算106
 
5.3.2殼體強度的有限元分析算例108
 
5.3.3殼體關鍵配合部位的2形量校核112
 
5.4主要零件材料選擇114
 
參考文獻116
第6章液力透平的軸承設計與選擇117
 
6.1軸承的基本分類117
 
6.2軸承與潤滑的選擇117
 
6.2.1軸承載荷的確定117
 
6.2.2軸承及軸承潤滑方式的初步確定118
 
6.3滾動軸承的設計選擇118
 
6.3.1滾動軸承的失效形式與設計計算119
 
6.3.2滾動軸承的選擇121
 
6.4滑動軸承的設計124
 
6.4.1徑向滑動軸承124
 
6.4.2固定瓦推力滑動軸承130
 
6.4.3可傾瓦推力軸承134
 
6.5軸承的潤滑與冷卻136
 
6.5.1軸承的潤滑136
 
6.5.2軸承的冷卻137
 
6.6可傾瓦軸承設計實例137
 
6.7其他軸承139
 
6.7.1氣浮軸承139
 
6.7.2磁浮軸承139
 
6.7.3箔片軸承簡介141
 
參考文獻143
第7章液力透平轉子動力學144
 
7.1轉子動力學簡述144
 
7.2臨界轉速與動平衡144
 
7.2.1臨界轉速定義144
 
7.2.2臨界轉速的簡化計算145
 
7.2.3轉子的干態(tài)和濕態(tài)臨界轉速148
 
7.2.4臨界轉速裕度149
 
7.2.5轉子動平衡149
 
7.3影響臨界轉速的因素150
 
7.3.1軸密封的影響150
 
7.3.2轉子結構和支撐剛度等的影響150
 
7.3.3介質條件對臨界轉速及振幅的影響151
 
7.4模態(tài)振型及轉子彎曲應2能152
 
7.4.1模態(tài)振型152
 
7.4.2柔性轉子與剛性轉子153
 
7.4.3轉子彎曲應2能153
 
7.5穩(wěn)態(tài)不平衡響應153
 
7.6轉子扭轉振動155
 
參考文獻157
第8章液力透平密封158
 
8.1概述158
 
8.2液力透平用動密封158
 
8.2.1動密封的種類和特點158
 
8.2.2填料密封159
 
8.2.3迷宮密封160
 
8.2.4浮動環(huán)密封161
 
8.3液力透平用機械密封163
 
8.3.1機械密封基本結構163
 
8.3.2機械密封的密封性能164
 
8.3.3密封面的幾何特征165
 
8.3.4機械密封設計參數(shù)166
 
8.3.5機械密封端面溫度和熱平衡168
 
8.3.6機械密封輔助系統(tǒng)170
 
8.3.7機械密封典型故障179
 
8.3.8非接觸流體膜密封181
 
8.4液力透平用靜密封183
 
8.4.1平面密封膠密封183
 
8.4.2密封墊密封183
 
8.4.3O形密封圈184
 
8.4.4全氟醚橡膠189
 
8.5軸承和法蘭用特殊密封190
 
參考文獻193
第9章液力透平試驗196
 
9.1關鍵零部件試驗196
 
9.1.1軸上轉動件與轉子動平衡196
 
9.1.2葉輪的超速試驗197
 
9.1.3殼體強度試驗197
 
9.2液力透平性能試驗197
 
9.2.1液力透平密封性試驗197
 
9.2.2液力透平水力性能試驗198
 
9.2.3液力透平運轉試驗198
 
9.2.4液力透平穩(wěn)定飛逸轉速與飛逸轉速試驗198
 
9.3液力透平試驗系統(tǒng)及相關標準200
 
9.3.1測量參數(shù)200
 
9.3.2試驗系統(tǒng)201
 
9.3.3液力透平的輸出功率P及效率η計算203
 
9.3.4試驗標準204
 
參考文獻206
220章液力透平系統(tǒng)與狀態(tài)監(jiān)測207
 
10.1液力透平系統(tǒng)構成及配置要求207
 
10.1.1液力透平系統(tǒng)構成207
 
10.1.2液力透平配置要求207
 
10.2液力透平工藝系統(tǒng)207
 
10.2.1工藝系統(tǒng)設計208
 
10.2.2工藝系統(tǒng)控制209
 
10.3液力透平狀態(tài)監(jiān)測209
 
10.3.1狀態(tài)監(jiān)測的目的209
 
10.3.2狀態(tài)監(jiān)測對象210
 
10.4液力透平輔助系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測210
 
10.4.1潤滑系統(tǒng)構成及狀態(tài)監(jiān)測210
 
10.4.2密封沖洗系統(tǒng)構成與狀態(tài)監(jiān)測212
 
10.4.3輔助系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測說明212
 
10.5轉子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測214
 
10.5.1軸承溫度監(jiān)測214
 
10.5.2轉子徑向振動監(jiān)測216
 
10.5.3轉子軸向位移監(jiān)測216
 
10.5.4轉速監(jiān)測216
 
10.6監(jiān)測參數(shù)的報警、聯(lián)鎖參數(shù)設定示例217
 
10.6.1溫度參數(shù)217
 
10.6.2振動參數(shù)217
 
10.6.3軸向位移參數(shù)217
 
10.6.4轉速217
 
10.7監(jiān)測參數(shù)異常的致因及排除217
 
參考文獻219
附錄220