机墩厚度和开孔率对水电站厂房结构振动特性影响分析研究

本文针对机墩厚度和开孔率对水电站厂房结构振动特性影响的问题,以某大型水电站厂房2号机组段为计算对象,以机墩厚度和主要廊道开孔尺寸为变量拟定不同机墩结构,进行厂房结构自振特性和正常运行工况机组振动荷载作用下谐响应分析。计算结果表明,机墩厚度和开孔率对厂房整体结构及楼板结构的自振频率和振型影响较小,机墩厚度的增大可以提高厂房的整体刚度和机墩自身刚度,减小发电机基础和发电机层楼板振动幅值。水电站厂房机墩开孔率较低,通常为2%～7.5%,对发电机基础、发电机层楼板竖向振幅影响较小,但为保持结构设计的整体刚度,应避免过密、过大,以及在基础板等关键受力部位开孔。     

万家寨水利枢纽厂房二期混凝土结构设计

万家寨水电站机组二期混凝土包括蜗壳外围混凝土、机墩、风罩、及发电机层楼板等。这里介绍了万家寨水电站采用的全埋式金属蜗壳 ,蜗壳上半圆铺设弹性垫层 ,矮式机墩 ,风罩采用钢筋混凝土薄壁的圆筒结构 ,以及发电机层楼板采用现浇板梁结构的设计。     

王快小水电站蜗壳外围混凝土及尾水室结构设计

在立式机组小型水电站金属蜗壳外围混凝土结构计算中，当机坑里衬直径大于水轮机座环直径、上部荷载不能通过座环向下传递时，外围混凝土结构可按静定悬臂结构设计；直锥式金属尾水管所形成的箱式尾水室结构可按倒刚架进行计算，本文同时给出了其计算假定及荷载分解方法。     

王快小水电站蜗壳外围混凝土及尾水室结附设计

在立式机组小型水电站金属蜗壳外围混凝土结构计算中，当机坑里衬直径大于水轮机座坏直径，上部荷载不能通过座环向下传递时，外围混凝土结构可按静定悬臂结构设计；直锥式金属民水管所形成的箱式尾水室结构可按倒刚架进行计算，本文同时给出了其计算假定及荷载分解方法。     

白鹤滩地下厂房结构动力特性及抗震分析

白鹤滩水电站地下厂房结构刚度相对较小,且工程场址所在区域隶属于地震活动强烈的川、滇地震带,结构的振动特性及抗震计算是设计中的关键问题。利用有限元法建立三维数值模型,对厂房固有自由振动特性、共振复核,机墩、楼板等结构在机组振动荷载作用下的响应及地震作用下的结构响应进行了计算研究。结果表明:厂房结构基频与机组额定转频及飞逸转频的错开度均大于20%,在现有振源激励下不会发生显著共振;在机组振动荷载作用下,楼板的各向加速度均小于规范限值0. 315 m/s~2,人体感觉不到不舒适;楼板和风罩等是抗震设计的重点,正常运行情况的静力荷载对结构的受力起控制作用,地震作用对白鹤滩地下厂房结构不会带来严重危害。     

基于传递熵的水电站厂房振动传递路径识别

水电站厂房空间结构复杂,同时振动测试信号中常混杂各种噪声,使得水电站厂房结构振源传递路径的分析难度增大;论文将传递熵方法与基于EMD分解的小波熵阈值去噪方法相结合,实现水电站厂房振动传递路径的识别。首先采用EMD分解和小波熵方法自适应地根据信号能量特征确定对应尺度的去噪阈值,对振动测试信号去噪;然后采用传递熵的方法识别厂房结构振源的传递路径。通过模拟信号的分析证明了该方法在判断信号传递方向方面的合理性。将该方法应用到一大型水电站厂房,结合现场实测振动数据对尾水涡带的垂向传递路径进行了识别,并计算了测点之间的信息传递率。结果表明尾水涡带引起的垂向振动主要传递路径为:尾水管→机墩(定子基础、下机架基础)→厂房上部结构楼板。     

基于电站实测振动信号的相关分析

基于某水电站机组与厂房现场振动测试,运用相关函数对该电站实测信号进行振源分析以及结构响应的相关分析。试验结果表明,由蜗壳中不均匀流场及导叶水流不均形成涡带产生的特征频率在顶盖、楼板、上机架以及尾水管等处测得信号均有所反映,机组结构下机架处的振动与其厂房水工结构的下机架基础及机墩顶部处的振动密切相关,也进一步说明利用相关函数分析特征信号的可行性。     

景洪水电站蜗壳设计

景洪水电站采用联合承载蜗壳结构型式,在国内尚属首例,采用三维非线性有限元方法,对外围钢筋混凝土的开裂荷载、裂缝发展、钢蜗壳和钢筋的应力分布以及蜗壳与机墩的变形特性进行研究,并对蜗壳外围混凝土配筋方案进行复核;同时研究了蜗壳结构动力特性,分析蜗壳自振特性,并进行共振校核,为避免共振的发生提供理论依据。景洪水电站于2009年6月5台机组全部建成投产,至今厂房5台机组的水轮机蜗壳均运行正常,未发现异常振动及漏水现象。     

某水电站厂房下部结构抗振分析

文章主要探究了发电机层楼板对风罩的约束以及蜗壳顶板的厚度对风罩、机墩与蜗壳顶板组成的整体结构的自振特性的影响,以国内某一水电站厂房为例,取其风罩、机墩、蜗壳顶板作为整体进行数值模拟计算其自振频率,通过分析比较得出:发电机层楼板对风罩的作用不可忽视,可以有效提高整体的刚度;随着蜗壳顶板厚度均匀增加,整体结构的自振特性在各阶呈现规律性变化。     

白莲河抽水蓄能电站地下厂房设计

白莲河抽水蓄能电站地下厂房设计中将球阀布置在主厂房外,可减小主厂房开挖跨度3～4m,缩短2个多月的直线工期,对主厂房洞室围岩稳定有利;岩壁吊车梁采用了混凝土附壁柱;蜗壳保压值为165.00m水头;机墩和风罩外形为正八边形,分析表明机墩、风罩刚度满足要求;对F8断层顶拱采用钢筋格构梁、直边墙破碎带采用混凝土置换的方式进行了处理;厂房的动力特性计算表明厂房结构设计合理。     

水口电站主厂房裂缝成因探析

水口电站主厂房发电机层楼板、排架柱、牛腿与楼板接触等处出现较多裂缝。通过现场照相、图像校正和描绘方法,获得了裂缝分布特征,结合建筑物结构特性与荷载情况,分析认为蜗壳水流脉冲压力及机组机械振动是水口电站主厂房裂缝的主要成因。     

不同排架模拟方法对水电站厂房振动特性仿真结果的影响

水电站地面厂房发电机层楼板高程以上存在排架结构。为研究厂房上部排架简化模拟方法对厂房振动特性仿真结果的影响,运用ANSYS软件建立了3种有限元模型,分析了厂房的自振特性和机组振动荷载作用下的响应特点。研究表明:在开展水电站地面厂房的自振特性分析时,当主要期望了解楼板、立柱等结构的自振特性时,为简化计算,可以将发电机层楼板高程以上的排架结构采用质量单元来模拟,或者直接省略掉,均不会对结果造成较大影响;在机组振动荷载作用下,排架结构的振幅和动应力并不是厂房结构中最大的部分,除非要了解排架结构的振幅和动应力,否则均可以将排架结构进行简化处理,该简化处理对厂房结构振幅和动应力的影响程度不大。     

水电站厂房相邻机组段振动传播规律研究

针对水电站厂房相邻机组段间振动传播影响问题,以一大型地下水电站厂房为研究对象,通过对相邻机组段原型振动观测数据分析和三维有限元仿真模拟,对相关规律进行了研究。分析结果表明:中频的激振力对相邻机组段振动影响较低频和高频更加明显;地基是相邻机组段相互振动传递的主要路径之一。研究所得相关结论可为水电站厂房结构设计提供支持。     

直埋式蜗壳结构动力响应特性真机测试分析研究

水电站直埋式蜗壳的钢衬和外围混凝土完全联合承载,蜗壳内部的静动态内水压力很大的比例可以外传至外围混凝土结构,从而引起蜗壳结构较大的振动反应。采用数学统计和Welch法的功率谱估计分析方法,针对机组升负荷运行时蜗壳振动测试信号进行分析处理。结果表明,在升负荷运行时,尾水管脉动压力为主要水力振源;蜗壳内部脉动压力、蜗壳外围加速度与尾水管脉动压力变化趋势基本相同;同时揭示了直埋式蜗壳脉动压力振动能量的衰减、传递规律。可为直埋式蜗壳的机组与厂房的振动评估及动力反馈分析提供可靠的依据。     

水力脉动对水电站机组及厂房结构的影响研究与振动控制综述

水力振源在某些工况下可能对机组的正常运行造成影响,同时引起厂房结构不同程度的振动,且水力振源频域分布广,作用范围大,是水力、机械、电磁3种振源中最主要的振源,因此研究水力脉动及其造成的影响有着十分重要的意义。现有的研究成果对于水力振源特性的研究主要依赖于模型试验,存在模型尺寸比例误差和测点过少等问题,对于机组及厂房结构的振动稳定性计算也过于简化。根据计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,提出一种新的厂房水力振源研究方法,将水力振源转化为激励作用于转轮、蜗壳、尾水管部位,研究机组及厂房结构的稳定性,是未来可能的水力振源施加新方法,有着重要工程实际意义及应用前景。     

轴流式机组厂房横缝水平止水布置研究

以轴流式机组厂房坝段为研究对象,分析在正常运行和机组检修两种运行工况下不同水平止水布置方案尾水管和蜗壳结构的应力变化规律。研究结果表明:横缝水平止水布置在尾水管弯肘段范围内时,随着止水的上抬尾水管部位混凝土及内敷钢衬拉应力逐渐减小;横缝水平止水布置在蜗壳高程范围内时,与上游竖直止水连通方案比闭合方案缓解蜗壳附近应力效果更佳。实际工程设计中,建议轴流式机组厂房横缝水平止水布置为:水平止水上游段布置在蜗壳进口断面顶板下表面附近,且与上游竖直止水连通;水平止水下游段布置在尾水管扩散段出口顶部高程附近。     

贯流式机组水力脉动荷载对水电站厂房结构的影响

基于流固耦合的瞬态动力分析,研究了贯流式机组尾水管内涡带水力脉动的作用形式,并分析了作用于厂房和厂房基础的振动波形和动力响应。最后研究了尾水管内脉动水压力荷载的简化模拟方法,旨在为贯流式水电站的结构分析和设计研究提供参考。     

龙头石水电站厂房振动分析

通过建立龙头石水电站厂房三维有限元动力分析模型，研究了厂房固有振动特性并进行了共振复核，同时研究了机墩在各种动荷载作用下的振幅和应力。利用动力法计算厂房在水力激励荷载作用下的振动反应，并根据国内外有关振动规程，对振动加以评价。研究结果表明，厂房上部框架结构自振频率与机组转频相差不大，可能发生共振，根据计算结果提出了修改设计的建议。厂房整体结构刚度较大，振动反应基本在允许范围内，可以满足设计要求；共振区振动反应较为突出，应重点关注。振动应力较小，不应成为控制参量。     

基于功率流理论的大型水电站厂房结构脉动压力频响分析

以某大型水电站厂房为研究对象，采用模型水轮机流道实测脉动压力数据，对厂房整体结构进行有限元仿真频响分析，基于功率流理论、功率流有限元方法及APDL语言编程实现厂房风罩、楼板、立柱及廊道结构功率流的计算。计算结果表明：蜗壳脉动能量的传导以剪切波效应为主，以竖向和顺河向的动力响应为表现方式；机墩及风罩结构是功率流传导的主要路径，其结构形式简单，耗能效果不显著；厚墙、厚板结构能较好吸收传导的能量，限制厂房上部结构动力响应幅值。本文研究成果可为厂房低频脉动压力传导测试及分析提供理论依据及参考。