琼中抽水蓄能电站地下厂房结构振动特性分析

结合琼中抽水蓄能电站地下厂房实际情况建立了三维有限元模型,提取结构的模态分析了厂房结构的自振特性,基于谐响应法分析了地下厂房结构在各种工况机组动荷载作用和脉动压力作用下的动力响应,并根据国内相关文献及国外的相关标准提出了适用于琼中抽水蓄能电站地下厂房的振动控制标准。研究结果表明,合理选择围岩与厂房的连接形式,能够有效地优化结构整体动力特性;在机组振动荷载作用下机墩和楼板结构的振动响应较大,但机墩和楼板结构的振幅、振动速度和振动加速度等均在允许范围内;在额定出力条件下运行时,无翼区和转轮出口管附近区域的脉动压力,即优势频率为56.25 Hz对应的脉动压力是影响地下厂房楼板、立柱、风罩等结构振动的主要部分。     

溧阳抽水蓄能电站地下厂房结构动力响应分析

以溧阳抽水蓄能电站地下厂房为原型,运用大型有限元计算程序ANSYS建立三维有限元模型,采用模态分析方法分析厂房结构的自振特性,基于谐响应法分别分析地下厂房结构在机组动荷载和水轮机流道脉动压力荷载作用下的动力响应。计算结果表明,各种振源对厂房整体结构的影响不大,在机组振动荷载及脉动压力分别作用下,结构的振幅、振动速度和加速度等均在允许范围内,厂房结构设计合理。     

白莲河抽水蓄能电站地下厂房内部结构动力分析

白莲河抽水蓄能电站地下厂房水轮发电机组转速高,机墩组合结构承受荷载大,长达850 mm的钢筋混凝土环形牛腿下机架支撑对结构整体的抗振性能要求高,厂房振动问题尤为突出.运用大型有限元程序ABAQUS进行了主厂房整体结构的动力分析,首先研究了主厂房的同有振动特性并进行了共振复核,然后用谐响应方法对厂房结构在机组振动荷载和水轮机流道脉动压力荷载作用下的动力响应进行了分析.研究结果表明,白莲河抽水蓄能电站地下厂房在机组振动荷载及脉动压力作用下,结构的动位移及动应力均较小,能够满足结构设计要求.     

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。     

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。     

抽水蓄能电站地下厂房自振频率特性研究

以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为原型,采用三维有限元软件ＡＮＹＳＹＳ对１＃机组段地下厂房进 行了结构动力计算,分析了厂房可能出现的振源,并对其进行相应复核,运用谐响应分析法对不同扰动 幅值及动荷载频率下厂房整体结构的动力响应,通过厂房自身的振动特性,对厂房整体结构进行了共振 复核,结果表明:当厂房处于较低频率时,其机械的转速、叶片数等基本不会出现共振的危险,整体结构 稳定;厂房整体共振频率可能性小,整体受动力影响较小,振动来源及所振动的速度和加速度都是在承 受范围内,结构设计规范,设计合理。     

抽水蓄能电站地下主副厂房振动传递途径研究

以某抽水蓄能电站地下厂房为工程实例,采用有限元法,建立地下主厂房与副厂房的耦联体系,对副厂房进行了自振特性和共振复核的分析计算。通过改变主副厂房间结构缝填充材料的物理力学参数,并以楼板的振动响应为依据,探讨了抽水蓄能电站地下主副厂房间振动传递的途径和规律。结果表明,副厂房楼板的振动大部分依靠围岩传递;当结构缝填充材料弹性模量较大时,在高频流道脉动压力作用下,与荷载作用位置较近的副厂房楼板的纵向振动主要通过结构缝的填充材料进行传递。研究所得相关结论为副厂房楼板的隔振减振提供有力依据。     

大藤峡水利枢纽大跨度厂房内源振动结构动力分析

发电厂房运行时内源振动产生的振动能量很大,严重时将危害建筑物安全及运行人员健康。为此,基于有限元计算理论开展了厂房整体及重要单体结构的内源振动特性分析,对发电厂房进行了机组振动荷载和流道脉动压力下的振动反应计算。结果表明,厂房整体及重要单体结构自振频率同机组主要振源有足够的错开度,在机组振动荷载或流道脉动压力作用下,厂房结构的振动位移、速度和加速度响应幅值均满足控制标准。综上所述,大藤峡水利枢纽不同频率下的内源振动荷载作用不会对发电厂房的安全运行产生不利影响。     

屋架不同连接模拟方法对水电站厂房动力特性影响分析

研究水电站厂房屋架与上下游排架柱在不同连接方式下的动力特性,分别采用虚拟介质法（方案一）以及上游端简支、下游端铰支座（方案二）的两种螺栓连接模拟方式进行对比分析,计算厂房自振、在机组以及地震荷载作用下的动力响应。自振特性分析得出方案二提高了上部结构的刚度,但整体频率小,方案一更符合实际;在机组振动荷载作用下,上部观测点采用方案二时总位移最小,其余观测点采用方案一时总位移最小。对于厂房整体结构,方案一有利于减小结构的拉应力;在双向地震荷载作用下,方案一发电机层楼板以下最大动位移大于方案二,其余观测点小于方案二。综合比较厂房结构的振动反应,当屋架和排架结构间采用虚拟介质法模拟螺栓连接时,在机组和地震荷载作用下位移和应力响应峰值总体较小,抗振性能更好。     

水电站地下厂房结构振动荷载反馈研究

结合某大型水电站地下厂房,首先采用三维有限元方法分析了其自振特性,并对其进行了共振校核。其次基于该电站的实测振动数据,分析了机组与厂房结构响应的关系。在此基础上,采用结构动力谐响应计算,对该电站厂房机墩上的垂向动荷载进行了反馈分析,并分析了厂房结构的振动响应。计算结果可为同类型厂房结构设计提供参考。     

厂顶溢流式水电站厂房振动分析

本文以国内某厂顶溢流式厂房为研究对象,建立了动力分析有限元模型,结合厂房结构自振特性及可能的振源特性进行了共振校核。根据试验资料,利用相关分析原理推求了水流的点-面脉动压力转换系数,采用时程分析法比较了机组动荷载和水流脉动压力对结构振动响应幅值和频率特性的影响。研究表明,水流脉动压力频率与厂房结构的自振频率相差较大,不会引发厂房结构的共振;机组荷载是引起厂房结构振动的主要因素,水流脉动压力的影响较小;厂房上部结构的振动响应水平高于下部结构,因此设计中应注意上部结构的刚度突变问题。     

静力荷载下某水电站厂房沉降及地基承载力分析

结合某水电站实际工程,对大型水电站厂房与基础结构的振动问题进行了计算研究。利用ANSYS软件对电站厂房与基础进行了三维有限元研究计算,并对厂房和基础进行抗震分析,通过计算分析确定厂房建筑物与基础在校核、设计、地震、甩负荷等各种工况荷载及机组的水流波动荷载和机组低频振动荷载等动荷载作用下的应力变化和基础变形特性,结果表明:构在静力荷载作用下,由于上游侧挡水部分的重量较大,厂房除发生较大的垂向沉降外,结构整体也出现向上游方向稍微偏移的倾斜变形。所有静力荷载工况中,完建工况的地基竖向沉降最大。     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动响应分析

某抽水蓄能电站运行后,存在较强的振动和噪声,对设备安全和人员健康造成影响。为了找出 振动的原因,建立了该抽水蓄能电站地下厂房结构三维有限元模型,对厂房整体结构及各层楼板和柱子 局部结构进行了模态分析和共振复核。利用谐响应分析方法,根据实测荷载数据分析了水轮机脉动压 力作用下厂房各部位的振动反应。计算结果表明:脉动压力作用下,楼板和立柱的振动加速度较大,主 要是由于脉动压力幅值较大,振动频率较高,且发生了局部共振。     

大型抽水蓄能电站地下厂房结构自振特性分析

自振特性分析是抽水蓄能电站地下厂房结构振动研究的基础。以丰宁抽水蓄能电站地下厂房为计算实例,建立了变速机组段地下厂房结构的三维有限元模型。首先采用模态分析方法研究了不同边界条件对地下厂房整体结构及楼板、立柱、楼梯、风罩和机墩等局部结构自振特性的影响,然后分析了丰宁地下厂房可能存在的振源,并对厂房整体及局部结构进行了共振复核。结果表明,上下游边墙弹簧约束条件的增强可以有效提高厂房整体结构自振频率,但对楼板局部自振频率的大小影响不大,对楼梯自振频率也无影响。固定边界使厂房整体结构各阶自振频率显著增大,对楼板、立柱、风罩和机墩等局部结构自振频率影响也较大。在可能的振源作用下,厂房整体结构和各局部结构发生共振的可能性很小。     

机组振动下电站厂房共振校核和动力响应分析

以某水电站为例,建立混凝土重力坝厂房坝段三维整体分析模型,依据规范对厂房坝段进行强迫振动频率计算和共振校核,并计算了正常运行状况下机组振动所引起厂房的动力响应,得到以下结论:机组转动部分偏心引起的振动频率和水力冲击引起的振动频率对于整个厂房坝段和支承结构均不会发生共振;可能振源计算频率仅在结构个别高阶固有频率时会有共振可能;机组振动工况对结构的位移和应力影响较小,对厂房的安全运行影响不大。     

抽水蓄能电站地下厂房相邻机组段间振动的相互影响

为考察装有不同转速机组的相邻机组段厂房结构在脉动水压力下振动的相互影响，以某抽水蓄能电站地下厂房为研究对象，建立了包括两个机组段厂房结构的整体有限元模型，计算分析了脉动压力作用下相邻机组段厂房结构的振动反应。结果表明，流道脉动压力在相邻机组段楼板上激发的振动位移最大值仅为4．016μｍ，远小于水电站厂房结构楼板振动位移的控制标准0．2ｍｍ；脉动压力在相邻机组段楼板上激发的均方根加速度最大值为0．133ｍ／ｓ2，双台机组运行时，单台机组流道脉动压力造成的相邻机组段楼板均方根加速度增幅最大值仅为0．35％。说明机组流道内的脉动压力不会对相邻机组段厂房结构的振动产生明显的干扰和显著的不利影响。     

水电站地下厂房楼板结构设计对振动特性的影响规律

以某大型水电站为工程实例,为研究板梁结构、等方量厚板结构和等静力刚度厚板结构三种形 式楼板结构振动特性的差异,建立地下厂房三维有限元模型进行不同楼板结构动力特性的对比分析。 结果表明:在机组动荷载作用下,不同形式楼板结构的动力响应差别并不明显;在脉动水压力作用下,当 荷载频率接近楼板低阶自振频率时,板梁结构振幅较小,有一定优越性,但从总体上评价,特别是在高频 区域,厚板结构的振幅更小,抗振性能更好。     

水电站机组支承体系与厂房耦合振动分析

为了研究水电站厂房振动过程中电站机组轴系及其支承体系的耦联作用,分别对不考虑机组支承体系的厂房结构(方案A)、简化机组支承体系的厂房结构(方案B)、有完整机组轴系及其支承体系的厂房结构(方案C)三种方案进行动力分析,计算厂房结构的自振特性和在机组径向荷载作用下的动力响应。结果表明,三种方案下厂房整体自振频率及振型表现基本一致,机组轴系及其支承体系对厂房整体结构自振特性无明显影响,但是对厂房局部振动尤其是与机组支承体系相连接的局部结构自振频率与振型会产生一定影响。在计算机组径向荷载作用下的厂房动力反应时,方案A典型部位位移最小,方案C较大,方案B最大,说明在计算机组荷载作用下的厂房动力响应时需要考虑机组轴系及其支承体系的作用。考虑到建立完整机组支承体系过程较为复杂,建议在计算过程中采用简化的机组支承体系进行厂房结构动力分析。     

水电站地下式厂房边界条件的识别及动力特性分析

以某大型水电站地下式厂房工程为计算实例,通过应用有限元分析软件ANSYS建立厂房三维有限元模型,研究了不同边界条件对厂房结构固有振动特性的影响;并利用开停机信号,应用随即减量法,提取楼板结构的自由振动信号,得出楼板结构的自振频率。同时分析在水力脉动作用下,厂房上部板梁柱结构的振动特性,根据谐响应计算结果,判断上部结构的共振频率。     

新疆阜康抽水蓄能电站地下主厂房结构振动特性分析

为了实现双碳目标,国家大力发展抽水蓄能电站。大型抽水蓄能电站由于具有转速高、水头高、双向运行及工况转换频繁等特点,其地下主厂房极易发生振动。为了复核新疆阜康抽水蓄能电站地下主厂房结构的抗振设计是否合理,通过建立地下主厂房结构的三维有限元模型,进行厂房固有振动频率计算和共振复核,采用瞬态分析方法,根据模型试验结果计算了水轮机脉动压力作用下厂房的振动反应。结果表明：局部立柱结构的自振频率与水轮机叶片数频率的错开度较小,有可能产生共振;但在脉动压力作用下,楼板和立柱结构的振动反应均在允许范围内,分析结果表明地下厂房结构设计是合理的。