摘要：水力机械是水电站建设中的重要组成部分，在建设过程中水力机械的运行特点和功能应当满足水力建设的客观需求，在这一要求之下，针对现有设备进行一定的优化是当前发展建设中的客观需求。针对实际使用目的对水力机械进行设计上的优化可以提升运行效率，降低水力机械运行中出现故障的可能性，对水电站的运行效率以及运行寿命有着直接的影响。
关键词：水电站工程；水力机械设计；优化
一、水轮机的机械设计
水轮机的机械设计需要综合考虑水电站的运行需求、不同水轮机结构特点、水轮机的设计工艺及材料等因素，以保证水轮机可以满足性能的要求。
1、水轮机的机型选择
在水轮机的机型选择时，需要考虑水头利用、电站效率、运行稳定度等因素。此外还要综合考虑成本和经济等方面的因素。通常，水头在10～25m、40～80m、100～700m范围内的水电站的水轮机可分别选用灯泡贯流式或轴流转桨式、轴流转桨式或混流式、混流式或冲击式。
2、技术目标参数决定的水轮机选取
借助水轮机运行中的综合性能公式以及水电站建设中的参数可以确定适合使用的水轮机类型，在使用过程中水轮机的水头可以得出水轮机所需的转速，进而技术人员可以对其发电效率以及高度进行计算，确定其是否满足实际建设需求，根据实际参数和水电站的建设需求来确定水轮机机械设计过程，保证使用质量。
3、转轮
在转轮部分，需要根据水电站需求确定转轮的叶片、上冠、下环等的使用材料，同时确定转轮结构。对于加工精度高，转轮公称直径大于5米且运输困难的转轮，在组装时可以考虑使用分两瓣的结构进行组焊。如小浪底水电站在转轮的设计及组装时，采用了对各部分分别进行加工的方式，在配件运输到工地后再进行组装的方式。
4、主轴导轴承及主轴的密封
当前的主轴导轴承通常采用抗重螺栓或由可调节楔子板支撑的油浸式扇形分块瓦轴承。对主轴的密封方案通常采用水压端面密封结构，该结构可以保证主轴受力均匀，延长水轮机的使用寿命。
5、座环与蜗壳
现常用的座环设计为上下环与固定导叶的平板焊接结构，这种结构方式充分利用各部分的抗撕裂厚钢板优势，配合圆弧形导流环可以改善流态。为进一步对座环进行校正和固定，还可以添加一些专用设备对座环各部件进行深加工。蜗壳的材料选取需要满足保证水轮机安全稳定运行、耐抗压等条件，因此蜗壳的材料可以使用低碳高强度钢板。
6、其他部分
水轮机所涉及结构较多，其他如圆筒阀、顶盖、底环、导水叶等也是水轮机机械设计中需要考虑的，且核心设计思想是在符合使用需求的基础上加强水轮机的稳定性。
二、水电站辅助水力机械系统中水系统的设计
1、技术供水方式的设计
在技术供水方式的设计过程中，由于当前水电站建设中要求节能化生态化建设，因此，设计人员要考虑节能理念的实施，在设备设计中，生态节能理念的主要实施方式就是在设备的选择以及使用上提升机械系统的运行功率，一般在实际设计中会通过增大水流的流速来提升发电量和发电效率。
当前水电站在建设过程中使用的机械设备在运行过程中常会出现故障，无法满足我国水力发电过程的持续性运行需求，因此降低了水电站的发展效率，无法实现长时间的持续发电。为了避免水流因素等影响发电效果，在实际设计中会在水电站之中使用水泵等设备，水泵的使用会增加机械设备的能耗，也会影响水电站的发电效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，针对发电效率和故障问题对水电站运行的影响，技术人员可以选择进口设备完成发执行国家统一的水电工程管理标准，在实际运行过程中，技术参数和制造过程不满足管理技术标准的设备会直接影响水电站的运行效率和稳定性，管理人员在设计过程中，应当充分考虑实际使用过程中的环境等因素的影响，严格按照国家规范进行设备的选择和使用。
2、管道阀门设计
在水电站的运行过程中，阀门是控制水流的主要设施，由于在运行过程中阀门需要完成导通功能，因此，设计人员需要保证阀门的动力，且为了满足当前的节能设计需求，阀在阀门设计中要尽量降低导通中的压力，降低能量消耗。在设计中还应考虑阀门使用中的检修任务进行的防变形，设计人员要结合工程的机械结构等进行施工安装的规划，并根据运行效率选择生产材料。为了提升管道阀门运行的可靠性，降低出现故障的频率，当前的阀门一般采取自流供水方式，在生产中也会使用不锈钢阀门来避免实际使用中的损坏。
三、水电站辅助水力机械系统中油系统的设计
1、绝缘油系统
在水电站辅助机械设备之中使用的绝缘油主要是人工合成物质，在发电过程中可以起到较好的绝缘作用，其流动性可以使对大范围的设备起到绝缘作用，相较于传统的绝缘材料，其具备较大的优势。由于水电站在运行中使用的设备结构较为复杂，且体积较大，为了防止日常故障影响到生产效率，在设备的选择上一般会使用具备较长免检修时间的设备，其内部的绝缘油可以避免和外界产生接触，具备较长的使用时间。在水电站的绝缘系统的设计中，技术人员可以忽略绝缘油的排出设计，针对独立性较强的水电站，在实际设计中可以通过绝缘油库或是处理室对设备进行绝缘保障处理，针对大型水电站，在设计中，绝缘油库应当尽量靠近生产用油设备，降低设备运行中的耗能，满足国家生态建设建设需求。
2、透平油系统
透平油在机械设备的运行过程中的主要作用是润滑，避免了设备内部结构由于运行中的摩擦出现损坏，延长机械设备的使用寿命。在设备的设计过程中，设计人员要保证透平油系统的运行灵活性，确保透平油可以达到设备的各个部分，实现润滑目的。一般在设计过程中，透平油系统一般是循环系统，在实际运行中将润滑油在设备的内部进行流动，优化了润滑效果。在润滑油流动期间，设备内部运行中产生的污染物会随着润滑油的流动而流动，进而降低润滑油的实际效果。
四、水电站工程水力机械措施优化分析
1、阀门型号分析
在选择阀门时，应尽量多的采用蝶阀，在其余的需要阀门的地方也可采用电动蝶阀。可以看到阀门的质量以及是否适合对于发电站是否可以正常运营起关键作用，且蝶阀是数年前兴起的一种阀门种类，其在实际设计之中已经被众多水电站采用，性价比很高且不容易破损，可以保证密封性，且不会占用很大的面积。
2、关于自动化元件分析
国内现今自动化元件较为落后，对于水电站的相关工作需要不足以满足，且国内的相关自动化生产没有达成一定的品牌效应，质量得不到保障，这就为日后工作埋下了隐患，现今国际上相关自动化元件的使用数据显示，其元件质量较高，且先进程度较高，故而选择国外领域的相关元件进行使用较为稳妥。
3、关于滤油机分析
现今国内相关滤油机品牌效应不足且质量欠佳，故而可以将眼光转向国外，从而在国外的相关产品中寻找性价比较高的滤油机。
结束语
综上所述，相关的水电站水力机械的设计问题涉及到的诸多问题，都会成为影响水电站工作效率的一个点，在设计之初就需要设计人员立足实际从而制造出最佳方案来建设水电站，在设计过程中也需要将细节之处进行注意。
参考文献：
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[2]姚建国，朱惠君，武赛波，邹茂娟.糯扎渡水电站水力机械设计的主要特点[J].水力发电，2012，38（09）：79-82+99.
论文作者:江柱
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：水电站论文; 水轮机论文; 水力论文; 过程中论文; 设备论文; 阀门论文; 转轮论文; 《基层建设》2019年第6期论文;