陈光辉，庞立军

（水力发电设备国家重点实验室，哈尔滨 150040）

1 前言

高水头水轮机由于运行水头高、压力大，底环的刚强度性能将是设计的难点。水轮机底环如采用下拆方案，则底环不埋入混凝土，和尾水锥管联合受力。如采用埋入混凝土的方案，则由水轮机底环和混凝土联合受力。

本文根据水轮机底环的埋设方式不同，采用单独计算和联合受力分析的方法，对底环的刚强度性能进行了研究。

2 不同结构形式水轮机底环的刚强度性能分析

2.1 埋入式水轮机底环

埋入式水轮机底环下端面直接与混凝土进行接触，底环的辐向筋板埋设在混凝土中。传统的计算方法都是底环单独计算，不考虑混凝土的影响，联合受力分析则取底环、蜗壳座环、混凝土联合造型进行组合计算。有限元计算模型如图1所示。

表1为某电站埋入式水轮机底环单独计算和联合计算结果比较。单独计算时，在导流板与上环板连接处出现局部高应力，这是由于没有考虑混凝土的支撑作用造成的。当采用联合受力分析时，底环的应力分布变化相对比较均匀，并且没有应力集中，联合受力分析底环的应力和变形值比单独计算减小很多。因此，对于埋入式水轮机底环，混凝土对水轮机底环的刚强度性能影响较大，是不能忽略的因素。

图1 埋入式水轮机底环联合受力分析有限元计算模型

表1 埋入式水轮机底环单独计算和联合计算结果比较

2.2 非埋入式水轮机底环

非埋入式水轮机底环多采用上拆或下拆式结构，上拆式结构底环直接固定于座环之上，与座环下端的基础环进行螺栓把合，基础环埋设于混凝土之中。……