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.     

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。     

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。     

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。     

三峡水利枢纽左岸电站厂房抗震分析

采用三维有限元方法对三峡左岸电站厂房进行抗震计算研究，分别对一个机组段厂房整体结构和子结构进行动力特性计算，并与水力脉动、不平衡电磁力、机械力的频率进行了共振校核．按照相似关系将模型试验测得的流道中的脉动压力转换到原型，对结构在水力脉动压力作用下的振动响应进行瞬态动力分析．计算结果表明三峡左岸电站厂房结构的动位移和动应力都在安全范围内．     

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。     

蜗壳压力脉动分布形式和施加方法对厂房振动的影响分析

水轮机水力振动是水电站厂房的主要振源之一,不同工况下蜗壳内压力脉动分布的幅值、频率 和相位等均不相同,属于非平稳的波动荷载,包括行波和驻波等复杂形式。为研究蜗壳内压力脉动分布 特性及其施加方式对厂房振动的敏感性从而确定最不利作用情况,基于ＡＮＳＹＳ软件建立实际水电站厂 房机组段模型,对压力脉动施加方式按行波和驻波作简化描述,通过谐响应分析和瞬态动力分析计算厂 房在压力脉动作用下的振动响应。结论认为行波或驻波作用下结构位移、速度和加速度均大于均布荷 载作用下的响应,厂房振动分析评价中应合理模拟压力脉动荷载的分布特性。     

阻尼比对水电站厂房结构脉动压力数值计算的影响

基于ANSYS计算软件,建立了水电站厂房结构三维有限元模型;采用Rayleigh阻尼,研究了阻尼比对水电站厂房结构在脉动压力荷载作用下的结构振幅、振动速度、振动加速度的影响规律。结果表明:阻尼比对水电站厂房结构脉动压力数值计算结果有较大影响,阻尼比越大,结构的振动响应越小,阻尼的存在有助于减弱结构的振动;实际数值计算分析中须考虑结构阻尼的影响并采用合理的阻尼模型。     

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。     

脉动压力谐响应和时程分析的差异性研究

谐响应分析和时程分析是研究水电站厂房结构在脉动压力作用下的振动响应时最常用的2种方法。为分析2种方法的差异性,采用谐响应分析法和时程分析法计算了同一抽水蓄能电站厂房结构在脉动压力作用下的振动响应。对2种方法计算的厂房结构振幅、振动速度、振动加速度和动应力进行对比分析,从而分析2种计算方法的差异性。结果表明:采用谐响应分析法计算的振幅、振动速度和振动加速度的均方根值大于时程分析的计算结果,但峰值小于时程分析的计算结果;厂房结构动应力数值不大,两者的计算结果差别不大。能够获得脉动压力时程资料时,应尽量采用时程分析法计算动力响应;缺乏脉动压力时程资料时,谐响应法也可用来分析动力响应。     

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。     

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。     

三峡电站水轮发电机组的振动对厂房结构的影响研究

三峡电站水轮发电机组的单机容量和结构尺寸位居国内混流式机组之最，机组运行时厂房结构的振动问题已经成为重点关注对象。本严格按照三峡左岸发电厂房的设计尺寸，建立了复杂厂房结构的三维真实模型，分析了整体结构的动力特性：同时基于VGS水轮机模型试验中73米水头脉动压力的实测数据，求出了在脉动压力作用下厂房结构的动力响应，分析了引起楼板振动的主要振源。计算结果表明，三峡电站左岸机组在↓Δ139米运行时，厂房结构的动力响应均在允许范围之内，这一结论通过初步振动测试得到了验证。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于不同边界的水电站厂房振动特性研究

随着抽水蓄能电站的运行水头和转速不断提高,边界条件对厂房结构振动影响问题日益突出。以呼和浩特抽水蓄能电站地下厂房为计算实例,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自振特性的影响,并对厂房结构进行了模态分析和共振复合,同时分析了在水力脉动作用下厂房结构振动位移随频率的变化规律。研究结果表明,厂房局部结构的振动响应不在允许范围内,可能发生共振,需要采取减振措施。     

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。