3.2　水轮机结构设计

（1）导水机构。导水机构包括导叶内环、外环、导叶、控制环、转轮室及伸缩节等。导叶轴线与主轴中心线成60°夹角布置，导水叶数量为16个。本工程导水机构设计特点：导叶分布于与机组中心线成60°夹角的锥面上，导叶上轴颈处设有可自动调心的自润滑向心关节轴承，在导叶下轴颈处设有FZ—2A复合材料轴承，以克服导叶内、外环之间开挡尺寸大，导叶内、外环上的导叶轴孔不宜采用同镗的加工工艺，导叶内、外环上导叶轴孔由于分别加工可能产生的导叶轴孔的同轴度差和不同心而使导叶转动不灵活的问题；导水连杆机构中心设有可自动调心的自润滑向心关节轴承；导水机构连杆机构中采用间隔布置弹簧连杆机构（即安全连杆），确保在一个或多于一个导叶卡死的情况下，其他导叶能安全关闭，避免机组飞逸。

（2）转轮。沙坡头工程叶轮采用在工厂内予装配，并在各项试验合格后运往工地，在工地安装叶片，并做密封试验，叶片密封采用性能可靠的双向多层V形耐油橡胶密封结构，该密封结构已经电站运行考验，无渗漏、叶片操作机构，采用接力器缸动，活塞不动的叶片操作结构，这是灯泡贯流式水轮机转轮最优的结构型式。这种结构可缩短转轮重心至水导轴承支点的悬臂距离，增加机组轴承的刚性，对机组运行的稳定性有利。

（3）主轴。主轴为水轮机与发电机共用一根轴，优质碳素钢整锻结构，主轴两端法兰分别与发电机的转子和水轮机转轮采用螺栓连接。主轴内的操作油管形成两个压力油腔和一个低压回油腔，以操作转轮叶片的转动。

（4）水轮机导轴承。水导轴承采用径向分半卧式的筒式轴承结构，该轴承为重载低速动静压起动轴承，轴瓦表面衬以巴氏合金，为适应在安装和运行时主轴的精度和变形，轴瓦支承处设计为小圆柱面和两侧的小锥面支承型式。

（5）主轴密封。灯泡贯流水轮机的主轴密封直接影响到机组的安全稳定运行，沙坡头水利枢纽工程水轮机用于黄河中上游多泥沙水流中运行，对主轴密封抗泥沙磨损及寿命又提出更为苛刻要求。沙坡头水轮机的主轴密封从结构、材料，制造工艺等方面提出极为严格要求。合同规定主轴密封采用国外进口性能优良的密封；该密封采用二道密封型式：二道密封同为端面密封或一道为端面密封，另一道为盘根密封，一道密封破坏后，另一个密封可维持机组运行至检修更换期。主轴密封内通以压力清洁水，用于反向封堵泥沙水及冷却润滑密封。密封环的动环采用工业陶瓷（sic）耐磨蚀材料，静环分别采用耐磨橡胶或纤维碳精石墨材料。主轴密封前止漏环采用间隙密封型式（密环环可更换），取代传统的梳齿密封型式，适于泥沙水流中运行。

（6）受油器。受油器的结构为操作油管既作往复运动又作旋转动动，有两个浮动环，从结构上将回复轴的水平运动与其自身旋转运动分开，减少了浮动瓦的磨损，从而保证了机组安全稳定运行；两高压进油管处的浮动瓦采用分开结构，避免了一块浮动瓦易产生蹩劲的问题。