大型水轮机振动对地下厂房结构安全性的影响

针对大型水轮机组运行时的振动对厂房结构安全性的影响问题,采用有限元分析软件建立了泵站厂房结构的有限元模型,对结构进行了共振校核,并采用谐响应分析法对泵站厂房在不同工况下的振动反应进行计算分析,获得了各工况下泵站厂房各部位各方向的振动反应情况。参照相关规范对结果进行分析,表明厂房结构在各工况下的振动响应基本满足正常使用要求,为泵站厂房的结构安全性和确保水泵机组的正常运行提供了依据。     

某抽水蓄能电站地下厂房模态与谐响应分析

为研究某抽水蓄能电站地下厂房自振特性及其在转动部件不平衡激力与流道动静干涉载荷作用下的振动特性,以5～8号机组所在地下厂房段下部结构作为研究对象,建立其模态与谐响应联合分析模型,得到地下厂房前18阶模态频率及其对应载荷下结构动力响应特性.结果表明:厂房整体结构前18阶模态频率相较于转轮转动频率、动静干涉频率及其二倍频有较大的差距;在动静干涉压力脉动载荷下,各厂房立柱均有局部共振发生,5号厂房共振立柱位于中间层立柱,而6、8号与7号厂房则位于水轮机层;在动静干涉二倍频载荷下,5、8号与7号机组厂房水轮机层楼板振动均较为剧烈,6号厂房最大振幅发生在蜗壳层立柱处;虽然厂房结构不会发生严重的整体共振,但局部共振对厂房稳定性产生一定影响,需对局部共振部位进行强度校核,避免发生结构破坏.     

垫层对厂房结构动力特性的影响

以某大型水电站工程为例,建立了包括垫层蜗壳在内的厂房整体三维有限元模型,研究了在不同垫层参数下厂房结构的固有振动特性,并采用谐响应分析法计算了结构在水轮机流道中压力脉动作用下的振动反应.结果表明,蜗壳垫层材料的弹性模量增大引起厂房混凝土结构位移增大,垫层下末端铺设范围的增大引起厂房结构位移减小,具有一定的工程应用价值.     

基于CFD的水电站厂房水力振源模拟研究

传统的水力振源特性研究主要依赖于模型试验,计算方法亦过于简化。通过建立水轮机全流道模型,基于CFD计算软件,对正常工况下的厂房进行了流体计算,总结了蜗壳壁面压力脉动的变化、分布规律及数值大小,进而根据CFD计算结果拟定了5种水力振源施加方案,并利用谐响应算法计算了厂房楼板、机墩、风罩等薄弱部位的振动响应情况,认为可根据流体计算结果在蜗壳内壁不同部位施加相应简谐荷载;且在流体计算结果中提取厂房蜗壳壁面各点的压力脉动数值,采用时程分析法施加于蜗壳对应节点,观察厂房结构振动响应情况,给出了水电站厂房水力振源更加精确、合理的模拟与施加方式。     

白山抽水蓄能电站暂态工况下厂房振动特性研究

抽水蓄能电站暂态工况下机组和厂房的振动比稳态工况下的振动要强烈很多,本文通过对白山抽水蓄能电站暂态工况下机组和厂房振动特性开展系统全面的振动测试分析及仿真计算研究,揭示了暂态工况下厂房强烈振动的原因,提出了暂态工况下厂房振动的控制措施和建议.     

阿海水电站厂房结构抗振分析

以阿海水电站厂房结构为例,采用定性判别和定量分析两种方法评价了厂房结构抗振安全性,首先分析计算了主、副厂房及楼板等局部结构的自振特性,然后分析了3种潜在振源(机械、电磁、水力)的频率特性,并按共振校核法对厂房结构抗振安全性作出了定性判别,最后将机组水力激振作用下的厂房振动简化为简谐振动系统,采用逐步积分法定量计算了厂房结构的动力响应,所得结果可为厂房抗振设计提供参考。     

基于MWMPE算法的水电站厂房运行状态安全监测

为实现水电站厂房的整体运行状态安全监测.解决多通道振源耦合及单通道测量范围有限等问题,以去学水电站厂房振动响应为例,基于多通道加权多尺度排列熵(MWMPE)算法对不同工况下的多通道振动数.据进行信息融合,再分析融合后的熵值曲线是否与实际运行工况一致,最后利用熵值曲线分析结构整体的运行状态。结果表明,MWMPE避免了跨通道信号的丢失、放大了局部波动,信息量更丰富,适宜于处理多测点非线性、非平稳信号;MWMPE算法可更全面地监测水电站厂房结构整体的运行状态。MWMPE算法的提出为水工结构的整体安全监测提供了新思路,为水工结构的安全诊断及后期运行管理提供了理论依据和应用基础。     

水口水电站发电机层楼板振动分析

通过建立三维有限元模型对水口水电站发电机层楼板进行振动分析,研究了厂房的自振特性并进行共振校核,分析了发电机层楼板各象限和机墩周围上、下游及左、右侧在机械振动荷载和蜗壳水流脉冲压力作用下的振动响应,并对发生较强烈响应对应频率下的荷载进行时程分析.结果表明,发电机层楼板未发生共振,楼板在蜗壳水流脉冲压力荷载作用下的响应较强烈,机墩周围在机械振动荷载作用下的响应较强烈,在楼板某些区域处振动响应的放大倍数接近10倍,部分振动响应值超出允许范围,在机组正常运行中应避免不利频率出现,并加强对该区域的监测和预警.     

基于神经网络的水电站厂房结构振动响应预测

针对水电站厂房结构振动主要由水力、机械和电磁三大类振源引起,结合景洪水电站机组与厂房振动联合测试数据,在分析厂房结构与机组振动响应关系的基础上,应用径向基神经网络建立了厂房结构振动预测模型.实例结果表明,该方法简单、有效、预测精度较高,可供同类工程参考.     

高原工况压气机叶轮振动失效特征分析

针对高原工况下离心压气机叶轮振动失效问题,以某增压发动机压气机叶轮为研究对象建立仿真模型,使用非定常计算流体动力学方法分析高原共振工况下叶轮受到的气流激励时域与频域特征,并基于单向流固耦合,使用瞬态动力学与谐响应方法研究气流激励作用下叶轮共振响应特征,得出高原工况叶轮振动失效原因。结果表明,高原工况叶轮在4阶气流激励作用下发生共振,激励主要来源于叶片与蜗舌间的动静干涉作用,叶顶间隙泄漏流增大了吸力面20%弦长位置的压力波动。气流激励下叶轮共振导致叶片前缘振动应力升高,振动应力幅值达101.5 MPa,与实际叶片振动失效情况一致。     

小舜江输水泵站厂房结构动力响应分析及安全评价

根据小舜江输水泵站工程结构特点,选取#3、#4机组段厂房结构及其地基建立了厂房结构的三维有限元模型,采用三维有限元动力时程分析方法分析了小舜江输水泵站厂房结构关键部位的应力和变形,并对其工作性态进行了安全评价。结果表明,关机工况下厂房结构的动拉、压应力极值均出现于#3机组段下游主梁跨中部位,最大动拉、压应力分别为0.829、-0.837 MPa,均小于材料的抗拉和抗压强度设计值;开、关机工况下厂房结构在垂直方向上的振幅极值同样出现于#3机组段下游主梁跨中部位,开、关机工况下的最大振幅分别为0.352、0.815 mm,均超出规范允许值0.15 mm,因此需对泵站厂房结构振幅过大部位进行减振处理。     

小湾水电站地下厂房动力特性及抗震分析

通过建立小湾水电站地下厂房三维有限元模型,对厂房模型的振动分析进行数值模拟,研究了厂房固有振动特性、共振复核及机墩结构在各种动力荷载作用下的振幅和应力,利用谱分析方法对模型进行了抗震分析,考察了正常运行时机组振动荷载和地震联合作用下厂房主要构件的地震反应特性,对厂房的抗震安全性能进行了初步的评价,为小湾厂房动力设计和运行控制提供科学依据。     

尾水闸门井对水电站过渡过程的影响

通过理论分析和数值计算,研究了尾水闸门井的面积和位置对过渡过程的影响,得出尾水闸门井对大波动的尾水管进口最小压力有较明显的改善,但对小波动过渡过程稳定性带来不利影响的结论。     

不同边界条件下抽水蓄能电站地下厂房地震动响应分析

随着抽水蓄能电站运行水头和转速的不断提高,边界条件对厂房结构震动影响问题日益突出。为此,以某抽水蓄能电站地下厂房为例,通过建立其有限元三维模型,利用振型分解反应谱分析方法分析了不同边界条件下厂房的抗震性能,研究了地震情况下四种不同边界条件下厂房主要结构的反应特性。结果表明,是否考虑围岩对地下厂房稳定性并无很大影响,顺河向地震荷载对厂房作用影响很小;考虑粘弹性边界条件对顺河向地震波有一定放大作用,不可忽略,而叠加后的总位移值相对无质量边界条件有一定比例下降,下部结构有一定比例上升。研究结果为厂房抗震结构设计与安全分析提供了依据。     

密松水电站副厂房结构抗震分析

水电站副厂房是设置重要电气设备和工作人员工作的主要场所,其抗震安全性直接关系到整个电站的安全运行,以密松水电站副厂房为例,采用振型分解反应谱法对其结构进行抗震计算分析,给出了结构自振特性及在地震作用下的动应力、动位移,并采用最不利组合法将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对叠加后的结构应力及位移进行评估分析。结果表明,高地震烈度下,副厂房结构上部纵、横梁底部应力较大,建议在这些部位增大梁截面尺寸或加强配筋,以保证副厂房结构的安全运行。     

主副厂房不同连接形式对GIS室抗震性能的影响

厂房结构的抗震安全对于水电站正常稳定运行意义重大。结合某贯流式水电站的工程实例,通过建立包括主、副厂房和基岩在内的厂房坝段整体三维有限元模型,研究了主厂房屋面网架与排架柱不同连接形式、主副厂房间不同连接形式下厂房结构的固有振动特性,并对振源进行了分析和共振校核。采用反应谱分析法分析了该贯流式水电站厂房的抗震性,研究了地震荷载作用下与GIS室相连接的主厂房下游排架柱和副厂房上下游排架柱地震反应的影响规律。结果表明,主厂房屋面网架与排架柱铰接,且主副厂房间整体连接可明显提高副厂房中GIS室的刚度和抗震性能,研究结果可应用于实际工程。     

河床式电站厂房坝段整体结构空间有限元分析

本文结合石泉二期工程河床式电站设计要求,将厂房坝段的上、下游档水墙、厂房、机组支承结构、蜗壳、尾水管、底板及地基作为整体,用空间有限元法计算研究了在各种运行条件下的空间应力及变形分布规律.探明了该类结构的最大应力发生部位及结构的空间整体特性,为河床式电站厂房坝段的合理结构设计及配筋提供了可靠依据     

水电站厂房楼板自振特性研究

为分析某坝后式水电站厂房结构自振特性,开展现场模态试验和有限元数值模拟计算,并对比两种方法的差异性,同时探讨了厂房剧烈振动原因。结果表明,针对振动突出的局部区域,两种方法自振频率及振型基本一致,可认为数值计算结果真实可靠;数值计算中,除直接对结构整体进行模态计算和谐响应动力复核外,还可针对研究重点进行局部模态分析,以避免因整体计算而产生的频率及振型的掩盖现象。     

大型水电站地下厂房结构动力特性研究

以某在建大型水电站地下厂房结构为例,建立了地下厂房结构的三维有限元计算模型,全面分析了不同的边界条件、风罩形式、材料下的机组支承结构的自振特性并进行了共振校核,采用谐响应法计算结构的动态响应,对最大振幅进行了校核。结果表明,该模型为地下厂房结构的优化设计、改进抗振特性及确保机组安全运行提供了理论依据。