水泵水轮机顶盖螺栓强度特性研究

顶盖连接螺栓是水泵水轮机最重要的螺栓连接之一，若是发生疲劳断裂可能会导致水淹厂房的严重事故。本文以某水泵水轮机双法兰顶盖-顶盖螺栓-座环多体系统为研究对象，基于流固耦合算法将转轮上冠间隙腔内压力映射到顶盖过流面上，定量分析了顶盖轴向水推力和预紧力对联接螺栓强度特性的影响。发现由于双法兰刚度不均导致螺柱承受较大的弯曲应力；顶盖圆周方向刚度不均导致96个螺柱承受的总拉力、工作载荷、螺柱的夹紧力和相对刚度沿圆周方向周期性变化，且其变化幅度较大。随着顶盖轴向水推力的增大，各个螺柱的相对刚度基本不变；随着预紧力的增加，各个螺柱的相对刚度减小，且预紧力越大，相对刚度减小的幅度越慢。研究成果可为蓄能机组顶盖螺栓的设计提供参考。