基于模态分析的水轮机故障诊断研究

针对某振动较剧烈的水轮机,通过数值计算模拟水轮机叶轮附近压力脉动情况,并以此为边界条件计算水轮机的振动固有模态,分析其自身结构与异常振动的关联性。研究表明,水轮机运行时,水体压力脉动频率主要集中在24.5和49 Hz附近,即其叶轮通过频率的一倍频和二倍频,尤其是在叶片角度大于0°时,而水轮机叶轮模态分析所得的前2阶固有频率也在49.0 Hz附近,压力脉动频率和水轮机叶轮固有频率具有一定的相似性,因此容易引发共振,这也是该电站水轮机在叶片角度较大时振动较激烈的主要原因。     

大型竖井贯流泵压力脉动及轴系模态优化

为研究某大型竖井贯流泵的稳定性,基于ANSYS Workbench软件对南水北调某泵装置进行全流道数值模拟来研究水泵的压力脉动分布规律和轴系模态。计算结果表明:贯流泵转轮进口及出口处监测点的压力脉动时域图呈现出周期性;压力脉动的主频多为转频和转轮倍频,脉动幅值有随着扬程增大而增大;转轮转动是形成轴向水推力的主要因素,轴向力和径向力随着扬程的增大而明显增大;轴系在水体中固有频率下降幅度较小,干湿模态的高阶频率基本一致;对比非定常计算结果和模态分析结果,与转轮的固有频率差距较大,不容易引起共振,满足结构强度要求;模态优化结果显示,随着主轴直径的增大,轴系各阶的固有频率出现逐渐增大的趋势,而增长主轴长度,各阶的固有频率出现逐渐减小的趋势,同时轴承长度的增长会导致各阶的固有频率随之增大,其中增长轴承长度以及增大轴直径的变化对固有频率的影响更为明显,1阶频率分别增大83%和18%。研究结果为贯流泵装置水力设计和稳定性分析提供一定的参考。     

大型结构应变模态分析软件的应用研究

尝试用时域应变模态参数识别法对大型结构系统进行试验研究，研制了大型结构系统应变模态分析软件，利用这一件对港口门座起重机象鼻染结构的模态参数（包括固有频率、模态阻尼比及模态振型）进行了有效的识别，从而探索出一种适用于大型结构系统应变模态参数识别的行之有效的方法。     

混流式水轮机整体结构有限元分析

由于混流式水轮机整体结构的复杂性,因没有成熟的理论指导,在设计阶段对动力特性难加以考虑.通过有限元建立其动力学控制方程,以大型有限元软件为平台建立有限元计算模型,并使用先进的Lanczos法对结构整体与局部模态分析确定结构的固有频率和振型等动力特性.同时与其他振源频率进行了比较分析,研究其出现共振的可能性.     

离心泵叶轮水中固有频率经验下降系数分析及优化

在工程实际中,通常采用结构在空气中的自振频率乘以一个经验影响系数得出水中的自振频率,但是通过传统经验影响系数得出的结果与现实相比有很大的误差。本文选用能更加清楚表达水体对叶轮固有频率影响大小的下降系数进行研究。运用基于流固耦合的有限元方法对圆柱模型和两种离心泵叶轮进行模态计算,通过对结果的分析和比较发现：下降系数与结构的固有频率和振型有很大关系,采用分段取值更为合理,模态低阶取小值,高阶取大值,旋转振型取小值。最后对离心泵叶轮模型计算结果进行二次优化,得到更加符合实际的经验下降系数：模态前6阶除第3阶取0.05外,其余取0.15,第7—10阶取0.40。     

一体式栈桥在多点激励下的动力响应分析

对一体式栈桥结构在皮带运行中的动力响应问题进行了分析,根据一体式栈桥结构的受力特点,考虑了皮带式输送机托辊转动时对栈桥结构的多点激励。在一致激励的假定条件下,以典型工程实例为研究对象,采用了有限元分析方法,研究了栈桥结构的动力响应特点,其研究结果可为一体式栈桥结构设计的动力载荷取值提供理论依据。     

三层空间钢架模型模态试验的两种方法对比

为了研究三层空间结构动力性能的,采用单输入多输出的方法对三层空间钢架模型进行模态试验,并应用有限元分析软件ANSYS10.0建立钢架的有限元模型进行模拟模态分析。结果表明,由试验得出该模型的固有频率、振型、阻尼比等动力学参数与数值模拟结果基本一致。试验结果进一步验证了有限元模型分析的正确性。有限元模型能够很好的模拟结构的动力特性,利用数值模拟方法可以不制作实体试验模型就能研究结构的动力特性。     

基于流固耦合的混流式水轮机转轮振动特性分析

为防止水轮机转轮发生共振,导致叶片产生共振裂纹,需要对水轮机的固有频率进行计算,使转轮的固有频率避开外界的激振频率。本文基于流固耦合方法,将CFD软件CFX与有限元软件ANSYS Workbench相结合,对某水电站混流式水轮机转轮进行了有限元模态分析计算,分别计算了转轮在有无预应力情况下对于模态计算结果的影响,并分别考虑了转轮在空气中和在水介质中的固有频率和振型。结果表明,转轮在有预应力情况下各阶固有频率会有所提高,提高幅度在0.5%以内,可以忽略预应力的影响;转轮在水中的各阶固有频率比在空气中均有明显的降低,且各阶频率降低程度不同,下降系数的总体趋势是随着阶次的提高而逐渐减小的。     

大型土工离心机TLJ-500模态分析与试验

 模态分析与试验是研究离心机结构动力特性的重要手段,其广泛应用于离心机的设计和验证中。分别采用理论计算和试验的方法对大型土工离心机TLJ-500进行模态分析,得到了TLJ-500的前若干阶模态参数,并将2种方法得到的模态频率和振型进行了比较。分析表明,离心机连接部位的刚度等对理论计算的结果影响较大,模态试验应在2个方向上激振以避免漏阶。针对离心机模态分析与试验提出了合理的建议,对提高离心机的模态分析精度和后续离心机振动台的设计具有一定的参考价值。     

含受损构件的海上风机三角架基础损伤识别及动力特性分析

以曲率模态为参数,阐述了基础结构构件损伤、定位的计算和识别方法;对构件受损情况下海上风机三角架基础的动力特性展开了研究,以刚度降低和壁厚侵蚀变薄两种方法定义受损状态,对主斜撑、泥面横撑受损情况下,冲击荷载和波浪荷载作用时的三角架动力响应特性进行了数值模拟,对比分析了模态、瞬态及谱分析.结果表明,可以运用曲率模态识别结构受损部位和受损程度,位移模态则无法实现;构件受损对结构动力响应影响显著,且与荷载作用方向和作用方式相关.所得结论可为三角架式海上风机基础结构设计提供参考.     

金银台航电枢纽闸坝启闭机排架主梁及平台施工

由于金银台航电工程闸坝坝顶排架柱下游侧人行T型梁不能承受排架柱主梁及平台的施工荷载,施工中采用钢桁架作底部支撑.重点介绍了利用桁架浇筑排架柱主梁及平台的设计和施工,可供同类型工程参考.     

丹江口大坝加高左岸工程混凝土施工技术综述

针对南水北调中线丹江口大坝加高工程施工中的重点、难点,系统的介绍了老坝体混凝土控制拆除技术、新增键槽切割技术、左联坝段皮带机运输浇筑混凝土技术、25号至38号坝段坝后施工运输栈桥技术、溢流坝段供料线施工技术、预留空腔技术、施工期工程渡汛栈桥技术等,为今后类似工程施工提供借鉴。     

丹江口大坝左岸加高工程施工栈桥的设计与施工

丹江口大坝加高左岸工程坝后施工栈桥总长273.5 m,栈桥行车道标准宽度4.5 m,上部为贝雷桁架承重结构,下部为钢管柱格构式结构,本栈桥经过七个月的生产运行,情况较好。实践证明,采用贝雷架承重结构不仅方便安拆,而且上部结构能够重复多次使用,大大地降低了工程成本,为其他工程施工栈桥的设计、使用提供了经验借鉴。     

三峡左岸坝后施工栈桥钢箱梁拆除方案

三峡二期工程结束后，为拆除坝后120高程施工栈桥，施工单位提出了三个方案，经核算各方案中起重机荷载均超过栈桥预应力混凝土梁的承载能力，因此设计方对拆除方案作了修改，成功地解决了上述问题，文中对此作了详细介绍。     

拱坝振动台动力破坏模型试验及其结构动力特性

研究拱坝结构抗震性能及破坏形态的重要手段为拱坝振动台动力模型试验,试验配制一种以重晶砂、重晶石粉和水泥为主要成分的模型材料,结合选用的振动台所具备的条件及模型材料的力学性能,设计拱坝振动台试验模型,并测试和获取其在不同地震荷载下的动力响应。选择某一工况进行分析,该工况下结构开始出现明显裂缝损伤并逐渐发展。通过分析该工况下结构动应变响应,分析其损伤出现的时间,由此将该工况分为4个时段。通过计算分析不同时段多个加速度响应测点的加速度放大系数,并引入模态参数辨识的数值子空间辨识算法和ARX模型辨识法,计算不同时段+拱坝模型的自振频率和阻尼比,并将其与损伤发展情况相对比,以分析拱坝模型损伤发展情况及其结构动力特性。研究结果可为拱坝振动台试验制作和结果分析提供价值性参考,并可为拱坝结构动力特性参数识别和损伤诊断方法提供验证素材。     

甘肃西流水面板堆石坝应力变形分析研究

采用非线性有限元分析方法，对甘肃省龙首二级（西流水）水电站面板堆石坝的应力变形特性进行了分析，给出了坝体及面板在施工期和蓄水期的应力和位移分布．并分析了高趾墙的应力变形特性。计算结果表明，由于四流水面板堆石坝位于狭窄河谷，坝体的变形受岸坡约束影响较大，面板在蓄水期沿坝轴线方向和坝坡方向呈双向受压状态．高趾墙大部分区域承受拉应力，但拉应力数值不大。本文的计算分析结果除可以为西流水工程的设计、施工提供依据外．对其它类似工程也具有一定的参考价值。     

丹江口大坝加高工程的特点与技术难点

介绍丹江口大坝加高工程的特点,简略论述了其技术难点及施工中所采取的技术措施,主要包括：坝基开挖控制爆破施工技术、初期坝体混凝土的拆除技术、新老混凝土结合、溢流坝段加高施工技术、土石坝加高施工技术、金属结构和机电设备改造等,提出施工中应注意的技术要点,可供类似工程设计与施工人员参考。     

大型海上风机施工短暂工况下的模态分析

海上风电建设中常因异常气象干扰发生施工中断,出现叶片延期安装等施工短暂工况,需重视此类工况下机组的结构安全。依托某海上风电工程,提出了一种机组整体建模方法,采用Block Lanczos法对机组展开模态分析,研究了各施工短暂工况下机组自振特性,并分析了机舱对机组自振频率的影响。数值分析结果表明,在风轮延迟安装工况下,机舱转动惯量及偏心对结构高阶模态影响较为明显;相比于整机工况,各施工短暂工况下,结构模态自振频率均出现较明显提高,不存在波浪荷载激励下的共振风险。     

龙滩碾压混凝土大坝设计及施工实践

龙滩水电站大坝为目前世界上最高的碾压混凝土大坝,坝高216.5 m,按常规重力坝进行坝基和坝体结构设计.通过现场试验,确定了设计采用的碾压混凝土层面抗剪断强度参数值;大坝底部采用以变态钢筋混凝土与二级配碾压混凝土组合为主,以水泥基渗透结晶材料涂层及黏土铺盖为辅的防渗设计,大坝上部采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗设计.通过优化混凝土配合比设计、选择合理的施工方案、精心的仓面组织设计以及温控措施的落实等,龙滩大坝实现了高气温条件下全年连续、快速、优质施工,现在大坝基本完成,达到了设计目的.     

黄家寨水电站坝线比选及枢纽布置研究

针对黄家寨水电站上下两条较为合适的坝线方案,考虑到地形地貌、地层岩性、枢纽布置、投资、施工等诸多因素,优选推荐拱坝下坝线方案。通过对大坝、溢洪道、冲沙兼放空底孔、取水口、引水隧洞等建筑物自身布置以及相互协调关系进行全面研究,提出适合坝址区自然条件的下坝线枢纽布置方案,使电站枢纽布置更加紧凑、合理,达到改善枢纽建筑物施工条件、加快施工进度和节省工程投资的目的,符合电站环保、节能优化设计要求。