大型水电站蜗壳埋设方式对厂房振动的影响分析

如何选取水轮机蜗壳的埋设方式,是我国大型水电站厂房设计和研究的重点和难点之一。本文以三峡水电站厂房为背景,采用双结点接触非线性模型,计算三种不同蜗壳埋设方式下厂房结构的振动响应。计算结果表明：对于混凝土结构而言,保压方案的振动响应最小,垫层方案明显大于充水保压方案,直埋方案的振动响应最大;对于蜗壳等金属构件而言,保压方案的振动响应最大,而直埋方案最小,这说明直埋方案对金属构件的振动有利。为了检验计算模型与计算结果,开展了145m水位下三种不同埋设方式蜗壳的厂房振动现场测试。测试结果表明,对于混凝土结构而言,直埋方案的振动响应最大,保压方案最小,垫层方案略大于充水保压方案;而对于水轮机顶盖的振动而言,直埋方案振动最小,保压方案最大,垫层方案略小于充水保压方案。这说明测试结果与计算结果的振动响应规律基本一致。测试结果中垫层方案与保压方案基本一致的主要原因在于,在低水位下实际厂房的混凝土结构与垫层以及蜗壳之间存在缝隙,导致蜗壳的部分振动传递不到混凝土。     

基于接触单元的三峡电站厂房振动分析

如何合理分析蜗壳和外围钢筋混凝土之间的传力特性,是大型水电站厂房设计和研究的难点之一。本文针对三峡左岸电站VGS机组的厂房结构,采用双结点接触非线性模型,计算混凝土结构以及蜗壳、座环和固定导叶的振动响应。为了便于对比分析,建立共结点模型并开展相应的计算分析。计算结果表明,对于混凝土结构而言,两种模型的振动响应分布规律基本一致,接触模型的位移响应幅值与共结点模型基本吻合,但加速度响应明显小于共结点模型;对于蜗壳、座环和固定导叶,接触模型的各种振动响应明显大于共结点模型,这主要是由于接触模型中外围混凝土对蜗壳的约束相对较小,由此说明接触模型能更为合理地模拟实际结构的真实传力特征。     

水电站机组与厂房耦联振动测试及有限元数值反馈计算

对云南澜沧江下游某水电站进行机组与厂房耦联振动现场测试,在对振动响应信号分析处理的基础上,研究机组与厂房之间的振动响应规律,根据相关振动标准对机组及厂房振动进行评价,探讨机组振源特性及振动传递途径,并对厂房结构的动力响应进行有限元数值反馈计算,与实测值进行对比分析,为机组安全运行及厂房结构振动控制预测提供参考和依据。     

三峡左岸厂房水轮机的水力设计

介绍 VGS(VOITH-GE-SIEMENS)三峡联合体在三峡电站左岸厂房水轮机水力开发中采用的水力设计技术.阐述所采用的主要水力设计与流体动力分析软件,主要设计思想、方法.重点介绍这些软件和设计方法在三峡左岸厂房水轮机转轮和通流部件水力优化设计中的应用.图 9表 7参 1     

三峡电厂水轮机安装总结

目前在建的三峡电站是世界上最大的水电站,本文作者作为 VGS 水轮机安装技术指导参与了左岸3台 VGS 联合体水轮机的安装,对安装过程进行了总结.     

开机过程中的水电站厂房振动分析

本文根据水电站厂房及机组结构开机过程原型观测资料,对水工结构振动情况进行分析,并详细探讨了机组起动过程中的轴向力、扭矩、不平衡力等几种主要荷载的变化情况,给出它们的幅值的近似估算，在此基础上,提出一种计算开机过程中厂房结构动力响应的方法，并将通过该方法结合有限元模型计算出的数值结果与实测数据进行比较,证明该方法是可行的。     

水电站振源识别及其对厂房结构的影响研究

本文首先利用CFD技术对某大型电站水轮机组进行不稳定流动计算,重点分析了水轮机流道内的压力脉动频率特征,进而对真机试验所测得的机组水压脉动及厂房结构振动频率进行识别,确定各种频率振动的动荷载来源.在此基础上,结合对原型观测信号的数据分析分别统计出厂房结构主要部位振动达到峰值时的各种频率动荷载所占比重、全体所实测负荷工况下的各种频带能量对总振动响应的贡献、各种分频振动随负荷的变化等规律,证明涡带是影响厂房结构振动的最为主要振源.该结果有助于从量级上评估水电站厂房振动问题中的各种动荷载的作用效果.     

水轮机流道压力脉动引起的厂房振动研究与评估

水轮机压力脉动是引起厂房振动的主要诱因之一。本文运用ANSYS有限元软件模拟了水轮机流道内压力脉动诱发的厂房振动问题,结合电站特点推荐振动控制值,对振动进行评估和分析,结果表明:采用将压力脉动时间历程曲线载荷施加在顶盖、蜗壳和尾水管内壁上,进行瞬态动力响应分析的方案在技术上是可行的;机组压力脉动引发的厂房下部基础振动响应幅值很小,完全满足标准规定的限值;在厂房的结构设计时,自振频率应避开水力激振频率,防止机组运行时引起较大的厂房振动。     

三峡水轮机的水力设计

本文介绍了 VGS 三峡联合体在三峡电站左岸厂房水轮机水力开发中采用的水力设计技术,文中阐述了三峡水轮机水力设计中所采用的主要水力设计、流体动力分析软件和三峡水轮机水力设计的主要设计思想和方法,重点介绍了这些软件和设计方法在三峡水轮机转轮和通流部件水力优化设计中的应用。     

水电站厂房振动传递路径的仿真模拟及结构振动特性研究

基于泸定水电站厂房,研究提出了水电站厂房非定常湍流、机组及混凝土结构相互作用的流固耦合振动分析方法,对流体压力脉动的振动能量传递路径进行了仿真模拟,建立了厂房全流道湍流-整体结构流固耦合振动分析的全耦合仿真模型。通过流体和固体交错迭代考虑流体和固体间的耦合作用,进行时程振动计算分析。结果表明,水轮机叶片与导叶间静动干扰所引起的流体脉动压力对厂房整体结构振动影响较为显著,座环安放处混凝土的振动相对最为剧烈,研究成果揭示了水电站厂房的整体振动规律。     

三峡左岸电厂6F机组小开度工况异常振动原因分析

三峡左岸电厂6F机组在过速试验的关机过程中,出现了强烈的小开度异常振动现象,振动频率为1.359Hz,该频率最为明显的表现为蜗壳内水压的波动.基于现场试验数据和哈尔滨大电机研究所的模型试验,分析了三峡左岸电站6F机组在三次过速试验的关机过程中水轮机运行参数的变化,并得到了三次试验的关机轨迹.根据关机过程中运行参数的变化,排除了负流量导致6F振动的原因,同时详细论述了水锤也不是异常振动的原因.作者认为最有可能的原因是水体共振,并结合现场试验数据和动态CFD数值计算结果进行了讨论.     

负流量对三峡左岸电站ALSTOM机组振动的影响

分析了三峡左岸电站ALSTOM机组小开度振动的原因,通过对6号机组快速关机工况下的模型试验,验证了导叶小开度时负流量的存在,阐述了负流量对ALSTOM机组振动的影响,这对三峡上游蓄水175m后机组稳定运行具有重要的意义.     

水轮机调节系统的Terminal滑模控制

针对水轮机调节系统的不稳定运行会引起发电机组稳定性破坏的问题,鉴于对其要求的日益提高与其控制困难的矛盾现状,笔者以水轮机调节系统为研究对象,首先采用模块化建模方法,建立了混流式水轮机调节系统的整体非线性数学模型,并分析得到系统各状态变量存在不稳定运动。接着,为了保证系统的可靠稳定运行,基于Lyapunov稳定性理论和有限时间控制理论,笔者提出了一种新的Terminal非奇异滑模面,克服了传统Terminal滑模面的奇异性问题,为水轮机调节系统设计了Terminal滑模有限时间控制器。最后,采用Matlab进行数值模拟,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和快速性,为生产实际中水力发电机组的稳定性控制提供理论依据。     

基于群论的三峡电厂机组负荷分配算法研究

水电站厂内经济运行是一项提高水能利用效率的节能措施。厂内机组负荷分配以耗流量最小为准则,一般用动态规划方法求解。三峡电厂机组数目较多,承担负荷较大,采用动态规划求解易出现维数灾问题。本文提出基于群论的机组组合降维方法,将三峡电厂机组按运行特性分组,基于Burnside计数定理计算本质不同机组运行状态组合数及相应运行状态组合,降维后再采用动态规划法进行时间-空间优化求解。将该模型算法应用于三峡电厂厂内经济运行,结果表明,该方法能够有效降低计算量,快速响应水电系统运行工况。     

调整轴流转桨式水轮机水头装置的探讨

通过对湖北省富水电厂、葛洲坝水电厂（6号机）轴流转浆式水轮机协联水头装置不合理运行状况的试验、研究、调整、使水头装置的水头整定值或位置处于最佳状态,提高了效率,为轴流转桨式水轮机节能挖潜提供了技术参考。     

三峡水利枢纽工程非恒定流通航影响研究Ⅲ:葛洲坝下游宜昌河段

利用葛洲坝电站进行反调节可缓解三峡电站日调节运行时引起的下游河道水流波动,在保证两坝间水流条件满足航运要求的同时,尚应确保宜昌河段水流条件满足航运要求。研究表明,选择合理的葛洲坝电站反调节运行方式,可兼顾两坝间及宜昌河段水流条件满足航运要求;且三峡工程运行初期葛洲坝三江下引航道水深不足问题可通过工程措施来解决。     

预应力钢桁-混凝土预制面板组合梁桥在三峡工程中的应用

本文详细介绍了新型的桥梁结构体系-预应力钢桁-混凝土预制面板组合粱桥在三峡工程临时施工用桥中设计和施工方法，工程应用表明该桥梁体系在水电工程施工中安装快捷、可以重复使用从而节省材料。本文还报道了设计的关键技术和施工的关键环节，与三峡工程中同类条件下的桥梁工程比较证明该桥型具有明显的经济效益和社会效益。通过对该桥的有限元分析与现场的静动力荷载试验比较和拆除时的损伤检测，均证明该桥型具有良好的使用性能。该桥经过三峡施工高峰期的考验，没有发现可见的损伤。     

水电站厂房结构有限元整体求解中的过渡单元研究

研究了水电站厂房结构有限元整体求解时大体积混凝土与梁、柱等杆系结构连接的过渡单元。文中介绍的方法简单，便于工程技术人员接受，也便于编制计算机程序。特别当现有程序中已有杆件单元刚度矩阵程序时，则过渡单元的程序十分容易实现。     

三峡电厂左岸ALSTOM机组性能分析

在三峡水电站上游水位从135～156m的蓄水过程中,对ALSTOM生产的6段的相对效率试验及稳定性试验.水头变化覆盖了机组额定水头以下的全部运行范围,测量了机组的相对效率、水压脉动、机组振动、自然补气量以及噪声等,全面了解了机组在额定水头以及低水头运行时的能量特性和稳定性特性,为电厂经济、稳定运行提供可靠的依据.     

三峡右岸水轮发电机组质量控制

本文介绍了三峡右岸水轮发电机组质量保证体系建立过程，通过完善质量保证措施，实施全过程的质量控制，保证了三峡右岸机组质量特性完全满足合同要求。