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。     

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。     

地下厂房机组支撑结构振动观测与分析

抽水蓄能电站与常规电站不同上在其厂房多布置在地下，机组转速高，而且双向运行，起动频繁，因此，机组振动周边混凝土支撑结构影响较大，但其影响程度难以掌握，目前，在这方面还缺乏经验，通过在十三陵抽水蓄能电站在机组混凝土支撑结构所在在振动观测和分析，可为后续抽水蓄能电站的建设提供经验。     

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.     

抽水蓄能电站地下厂房振因仿真分析

利用三维有限元分析方法,对某抽水蓄能电站主厂房两台机组进行了动力特性及动力响应仿真分析研究。根据地下厂房整体自振频率、局部构件自振频率与厂房振动主频的错开度分析结果,厂房的剧烈振动是由局部支撑构件在振源激励频率下发生共振引起的。通过对比现场试验振动加速度分布规律和有限元模型时间历程响应数值计算得到的振动加速度分布规律的对比分析,发现引起厂房振动的主要水力振源为导叶后与转轮之间的压力脉动,频率为2倍叶片过流频率(100Hz)。对该抽水蓄能电站的振因分析的研究结果为今后抽水蓄能电站设计阶段的抗振校核和运行阶段振动原因分析提供了参考。     

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。     

回龙抽水蓄能电站地下厂房整体结构振动研究

回龙抽水蓄能电站地下厂房高水头、高转速可逆式水泵水轮发电机组采用中拆式机墩组合结构(又称整体结构)，因其承受荷载巨大，结构复杂，故对结构整体刚度和抗振性能要求较高。利用三维有限元方法对整体结构的自振特性、动力位移响应及振动环境评价等进行了计算分析，结果表明：针对回龙抽水蓄能电站，影响厂房整体结构低阶频率分布的主要因素是上下游的边界条件；增加边柱的数量，对增加各层楼板的左右自由边的局部刚度有益。     

惠州抽水蓄能电站厂房结构振动分析与研究

针对惠州抽水蓄能电站高水头、高转速、双向运转、过渡过程复杂等特点,采用三维有限元方法对其地下厂房整体结构的自振特性、稳态动力响应、过渡过程动力响应等进行了分析,研究了不同边界条件下厂房结构的动力特性,对厂房结构设计的合理性做出了评价并提出了优化措施,为今后抽水蓄能电站地下厂房结构的整体动力特性优化、抗振设计提供了理论依据与参考.     

大型水电站厂房振动问题研究综述

随着水电站水轮机组单机出力和尺寸日益增大,特别是抽水蓄能电站的运行水头和转速不断提高,机组的水力稳定性与厂房结构振动等问题日益突出。本文从厂房结构振源、厂房结构自振特性和厂房结构动力响应分析三方面总结了大型水电站厂房振动相关的研究和应用成果。结果表明,建立全耦合整体仿真模型对于推动大型水电站厂房振动问题研究的发展具有积极意义。同时,对有待于进一步研究的问题提出了展望。     

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。     

河床式水电站厂房结构动力特性研究

以黄河小峡工程为背景，分析了河床式厂房结构的振动特点，并建立三维有限元模型，计算对比了干、湿模型的动力特性及两者的差异，并对差异产生的原因进行了分析．在此基础上，通过对小峡水电站内振源的分析，进行了结构共振校核．研究计算结果为有效地优化河床式水电站厂房结构的动力特性和改进抗振设计提供了数值理论依据。     

白山抽水蓄能电站暂态工况下机组振动特性研究

本文以白山抽水蓄能电站6号机组为研究对象,对发电开机、发电停机、抽水开机、抽水停机暂态工况下的机组振动特性进行了研究,着重分析了水导摆度和顶盖振动的时域与频域特性,为解决已投运抽蓄电站机组振动问题提供一点新的启示。     

广西抽水蓄能电站经济建设规模研究

文章运用电源扩展优化的方法,在满足广西电网电力电量平衡与调峰需求前提下,以电力系统总费用现值为原则,研究提出广西2025年抽水蓄能电站的经济建设规模约为3000 MW,并分析了负荷特性、电源结构及燃料价格等边界条件变化对抽水蓄能电站经济建设规模的影响。     

某大型抽水蓄能电站厂房强烈振动原因分析与减振措施研究

针对国内某大型抽水蓄能电站厂房强烈振动问题,本文开展了厂房局部结构振动测试、自振频率测试和脉动压力测试等现场测试;创建了精细三维有限元模型,求解了厂房结构局部结构自振频率,利用脉动压力测试结果计算了厂房振动响应,并通过调整立柱尺寸开展了厂房减振措施研究,同时对新建抽水蓄能电站厂房振动安全问题提出了展望。本文研究成果如下:(1)蜗壳内脉动压力为厂房结构振动主振源,其振动主频为100.0 Hz;(2)厂房局部结构振动强烈的原因在于其母线层立柱和水轮机层立柱的水平自振频率接近蜗壳脉动压力主频,两层立柱产生幅值较大水平振动引起楼板竖向强烈振动;(3)通过调整立柱截面尺寸,两层立柱和楼板振动响应均有大幅降低,减振效果显著。     

抽水蓄能电站厂房结构动力特性研究

针对大型抽水蓄能电站地下厂房结构的动力荷载作用十分复杂,由此产生的厂房结构振动问题十分突出;目前,大型地下厂房结构抗振设计在国内外基本是一片空白等问题,利用模态试验技术对惠州抽水蓄能电站地下厂房结构的动力特性进行了研究,获得了电站厂房结构的基本频率和对应的振型,为地下厂房结构的抗振设计提供了科学依据。     

基于速度势法的水电站进水塔弯曲自由振动解析解

介绍了基于速度势解析算法求解水电站进水塔在水中弯曲自由振动的方法。分析进水塔的主要受力特点,为引入流体速度势解析算法对结构进行简化和假设。以分布参数梁体系推导得到无水时进水塔弯曲自由振动频率方程,根据速度势拉普拉斯方程确定了所求解问题的边界条件,通过内外水压力表达式建立进水塔的弯曲自由振动方程。推导振动方程得到频率方程,经过数学软件编程求解,最终可得到结构振型和频率。推导过程表明流体速度势法是将水体转化成与塔体振型相关的质量附加于结构,从而影响结构的振动。与数值方法对比和探讨,分析了两者异同,提出本文方法适用范围。结果表明,本文解法可以引入内外含水矩形横截面进水塔的弯曲自由振动问题的求解,为下一步进水塔地震响应分析提供一种新的思路。     

清远抽水蓄能电站尾水事故闸门设计特点

抽水蓄能电站机组吸出高程大、安装高程低,厂房埋深处于下水库正常蓄水位以下百米以上的深度。尾水事故闸门能够及时阻断下水库及尾水隧洞的水流,以便于机组的检修,在紧急情况下可动水关闭,防止下水库水流淹没厂房。如何合理地设计尾水事故闸门,使其成为厂房名副其实的挡水墙,是抽水蓄能电站金属结构设计成功与否的关键所在。清远抽水蓄能电站尾水事故闸门的设计特点可供类似工程参考。     

市场环境下抽水蓄能电站问题的几点思考

在电力市场环境下，抽水蓄能电站是否有能力以独立发电商的身份参与 市场竞争，从而实现真正意义上的厂网分开、竞价上网，是一个值得研究的问题。文中比较 了抽水蓄能电站与其他类型发电企业的单位造价，分析了抽水蓄能电站的运行成本、静态效 益和动态效益，认为抽水蓄能电站完全有能力作为独立发电商参与市场竞争并生存和发展， 只有这样，电网调度部门的调度行为才能真正达到公平、公正、公开。文中推导了在现行电 力库运作模式下，只考虑静态效益时，抽水蓄能电站运作方式确定的线性规划模型；此外， 还提出了在电力市场环境下抽水蓄能电站作为独立发电企业如何实现自身利益最大化，是 一个涉及包括电力市场运作模式在内的复杂问题，特别是对抽水蓄能电站所提供的“动态” 服务如何合理量化并付费，是问题的难点所在，应引起广泛关注，并做进一步的研究。