汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)動(dòng)力特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、相對(duì)于常規(guī)的剛性基礎(chǔ)，彈簧減振基礎(chǔ)具有良好的減振作用，可不停機(jī)進(jìn)行機(jī)組對(duì)中與調(diào)整，并能解決基礎(chǔ)不均勻沉降等問題，因此被越來越多的發(fā)電站采用，并成為我國(guó)汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)未來的發(fā)展趨勢(shì)。作為發(fā)電廠重要的組成部分，汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)承載著整個(gè)發(fā)電廠最核心的設(shè)備——汽輪發(fā)電機(jī)組，其動(dòng)力特性直接影響整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。然而彈簧減振基礎(chǔ)體積龐大、結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，工程造價(jià)昂貴，因此，對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮動(dòng)力特性和質(zhì)量的雙重指標(biāo)，達(dá)到

2、提高汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和降低基礎(chǔ)的建造成本的目的。本碩士論文對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)進(jìn)行動(dòng)力特性分析并對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的最大振動(dòng)線位移、最大靜應(yīng)力和基礎(chǔ)總重量的多項(xiàng)性能和質(zhì)量指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要完成以下幾方面的工作：
　　首先，針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)動(dòng)力特性分析存在的建模困難、計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)等問題，本文分別從結(jié)構(gòu)等效和載荷等效兩個(gè)方面對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)動(dòng)力特性計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化。其中，在結(jié)構(gòu)等效中，將

3、頂臺(tái)板簡(jiǎn)化成由橫縱梁組成的空間桿系結(jié)構(gòu)，采用集中質(zhì)量法將機(jī)組部分的重量進(jìn)行簡(jiǎn)化并加載到基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)位置，設(shè)定基礎(chǔ)柱子底端全部約束；在載荷等效方式的改變上，在進(jìn)行動(dòng)力特性分析時(shí)將原來按照工況每次動(dòng)力特性計(jì)算只施加一個(gè)擾力的方式改為所有擾力全部同時(shí)施加的方式。最后，為了驗(yàn)證簡(jiǎn)化方法以及擾力方式改變的可行性，分別對(duì)比簡(jiǎn)化模型在恒力法和變力法作用下、實(shí)體模型和簡(jiǎn)化模型在模態(tài)疊加法的分析方法下、簡(jiǎn)化模型在兩種不同力的施加方式下以及簡(jiǎn)化模型分別在模態(tài)疊

4、加法和完全法的兩種動(dòng)力特性分析方法下的基礎(chǔ)動(dòng)力特性計(jì)算結(jié)果。數(shù)值結(jié)果表明：施加恒力或者施加變力對(duì)基礎(chǔ)的動(dòng)力特性分析結(jié)果無影響；在考慮設(shè)計(jì)結(jié)果的安全性和計(jì)算效率上，可以適當(dāng)采用梁?jiǎn)卧Ｐ妥鳛槠啺l(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)動(dòng)力特性分析模型，同時(shí)擾力可以采用全部同時(shí)施加的方式；完全法可用于分析計(jì)算基礎(chǔ)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的最大振動(dòng)線位移，模態(tài)疊加法則可以分析計(jì)算機(jī)組在啟動(dòng)過程中基礎(chǔ)的最大振動(dòng)線位移。
　　其次，針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)比較

5、復(fù)雜，設(shè)計(jì)變量和優(yōu)化目標(biāo)之間不能顯式表達(dá)的問題，將Kriging代理模型優(yōu)化算法引入到汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)的全局最優(yōu)設(shè)計(jì)。在抽取設(shè)計(jì)樣本時(shí)，為了避免在小區(qū)域內(nèi)重復(fù)抽取樣本點(diǎn)，同時(shí)使樣本點(diǎn)具有代表性，本文采用拉丁超立方抽樣方法在設(shè)計(jì)區(qū)間內(nèi)抽取樣本點(diǎn)，使樣本點(diǎn)在設(shè)計(jì)區(qū)間內(nèi)盡量做到均勻分布。最后，為了平衡局部和全局搜索，本文在優(yōu)化過程中加入了期望提高函數(shù)來有利于找到全局最優(yōu)解，最后實(shí)現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧

6、減振基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)結(jié)果表明：基礎(chǔ)分別經(jīng)過以立柱位置和桿件截面尺寸為設(shè)計(jì)變量，以最大振動(dòng)線位移為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，最大動(dòng)位移分別下降了17.16%和35.33%，基礎(chǔ)動(dòng)力性能得到改善；經(jīng)過以桿件截面尺寸為設(shè)計(jì)變量，以基礎(chǔ)自重為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，基礎(chǔ)自重下降了12.8%，基礎(chǔ)自重明顯降低。
　　最后，針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧減振基礎(chǔ)存在的多目標(biāo)、多約束和多變量的問題，采用多重Kriging代理模型的黑箱優(yōu)化算法對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)彈簧