地下式水電站廠房的動力特性分析與性態(tài)識別.pdf

1、近年來,隨著中國水電事業(yè)的迅速發(fā)展,水輪機組已向著高水頭,大容量,高轉速方向發(fā)展,廠房結構也相應巨型化和復雜化,此時機組的擺動或者水力脈動誘發(fā)的廠房混凝土結構的振動已成為設計和運行中需重點關注的問題。
　　 本文以某大型水電站地下廠房工程為計算實例,通過用有限元分析軟件Ansys建立廠房三維有限元模型,深入研究了廠房機墩組合結構的動力特性以及在水力脈動作用下,廠房上部板梁柱結構的振動特性。具體的研究內容主要包括以下幾個方面:

2、r>　　 (1)在水電站地下廠房動力特性的研究中,首先研究了不同邊界條件對廠房結構自振頻率的影響。本文分析了固定邊界和彈性邊界,以及考慮一定范圍的圍巖對地下式廠房結構自振頻率的影響。模型邊界條件的確定,對后續(xù)廠房結構動力特性的分析和共振校核計算有著重要的參考價值。在本文中,考慮了幾種典型的有限元模型,其中包括沒有考慮圍巖的地下廠房結構的有限元模型,以及考慮圍巖的有限元整體模型,分別分析不同邊界對結構自振頻率影響,且不考慮阻尼因素。

3、r>　　 (2)因引起廠房結構振動的因素較多,所以在本文中深入分析了影響該電站振動的水力,機械,電氣三方面的原因,準確計算了理論上存在的18種振源,并進行了相應的共振校核。分析該電站在運行過程中理論存在的共振源。
　　 (3)作為機組的主要支撐體系,機墩組合結構的剛度和強度對機組的穩(wěn)定性很重要。本文根據《水電站廠房設計規(guī)范》規(guī)定,利用擬靜力法和動力法分別對機墩組合結構的剛度進行復核,判定其機墩組合結構的剛度基本上滿足規(guī)范要求。

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　　 (4)根據該廠房樓板結構在變負荷運行工況下,實測數據與有限元計算的逐步線性回歸分析,擬合出在不同運行工況下,適用于預測該電站樓板結構的線性公式,對該電站以后的運行以及判斷樓板結構的振動具有一定的參考價值。
　　 (5)本文在總結歸納分析了作用在蝸殼和尾水中脈動壓力的作用方式,選取一種最不利加載方式,即假設脈動壓力作用在水輪機流道內是均勻分布和同相位的簡諧荷載作用在廠房的蝸殼和尾水結構,采用諧響應法計算,判斷廠房上