回龙抽水蓄能电站水轮机蜗壳充水加压值优化分析

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整体结构（又称机墩组合结构）,整体结构中蜗壳采用充水加压浇筑外围混凝土的方式,其加压值的确定直接影响到机组的运行稳定和蜗壳外围混凝土的配筋设计。利用三维有限元法对不同加压值（取350．0m水头和370．0m水头）情况下蜗壳外围混凝土的应力状态及承载比进行了计算分析,并选定了蜗壳的充水加压值为350．0m水头。     

水电站充水预压蜗壳结构的应力仿真算法研究

应用三维有限元程序仿真模拟充水预压蜗壳结构的施工及运行全过程，得出的钢衬和外围混凝土的应力、应变状态与传统的简化算法结果相比较，其应力分布规律基本一致。但由于简化算法忽略了预压水头及预压施工缝隙对整个结构的影响，因此简化算法的外围混凝土的应力值要小于仿真算法，其相对误差一般在8％以下。     

某抽水蓄能电站充水保压蜗壳保压值优化研究

针对某抽水蓄能电站充水保压蜗壳,采用三维非线性有限元法,对不同的保压值下钢蜗壳及环向钢筋应力、外围混凝土应力及承载比、钢蜗壳与外围混凝土的接触状态等进行了对比分析。研究结果表明,保压值越大对外围混凝土的受力越有利,但过大的保压值会使得蜗壳与外围混凝土之间出现脱空现象,这对机组运行是不利的。该水电站蜗壳保压值为496 m左右时,可以在保证机组稳定运行的前提下更大程度的发挥钢材及混凝土受力特性。     

基于接触模型的充水保压蜗壳工作机理及外围混凝土温控措施研究

针对水电站厂房充水保压蜗壳结构,提出了一种基于接触模型的工作机理及外围混凝土温控措施研究方法。结合充水保压蜗壳的结构特点、边界条件以及施工过程,开展施工及运行期的瞬态温度场仿真分析;基于混凝土徐变本构模型研究蜗壳结构施工早期混凝土温度应力的规律,同时利用三维非连续变形接触问题的有限元混合法来模拟施工过程中钢衬及外围混凝土的结构位移及应力变化规律,探讨钢衬与外围混凝土的联合承载机理。结合某抽水蓄能电站给出了工程应用实例。该方法为充水保压蜗壳工作机理研究及温控设计提供了新的计算方法及研究思路。     

高水头水轮机配水环管(蜗壳)水压试验及保压浇筑混凝土

高水头冲击式水轮机配水环管（蜗壳）采用分段压力试验，消除大厚度钢板焊接过程中产生的应力；大型中高水头抽水蓄能机组也采用水压试验来有效消除蜗壳焊接过程中的应力并检查焊接质量，同时检验蜗壳充水后的变形规律。两种类型机组的配水环管和蜗壳均采用保压浇筑混凝土施工的方法，取消蜗壳与混凝土之间的弹性垫层，使蜗壳与混凝土紧贴，减小机组运行中的振动，减小蜗壳内水压力对混凝土的作用力，增加安全裕度。     

抽水蓄能电站蜗壳结构非线性有限元仿真分析

采用ANSYS有限元非线性仿真技术,对某抽水蓄能电站保压蜗壳及外围混凝土结构进行受力计算分析,确定蜗壳外围环向和水流向配筋方案,计算配筋混凝土裂缝开展宽度及开裂部位钢筋应力。结果表明,蜗壳钢衬应力水平达到钢材屈服强度的45%～50%,蜗壳进口至下游墙侧蜗壳外围混凝土顶部及底部开裂明显,其他部位开裂不明显,蜗壳整体刚度满足规范规定。     

三峡水电站蜗壳保压浇筑外围混凝土的设计研究

三峡水电站钢蜗壳采用充水保压方式埋入混凝土。计算分析了 3种蜗壳保压埋入混凝土方案和保压水头值与蜗壳外围混凝土结构应力的关系。探讨了解决保压蜗壳中提高水轮机抗振性与减小混凝土应力之间矛盾的方法。     

大型水轮机蜗壳结构研究

结合某大型水电站，本应用三维有限元方法，对其蜗壳进行了三种结构型式的动静力计算，分析了外围混凝土的应力分布情况、承载比以及蜗壳结构的自振特性。结果表明：充水保压蜗壳结构，外围混凝土内应力均匀，拉应力值较小，承载比明确，整体结构刚度较大，有利于机组的安全稳定运行，是一种比较适合大型水轮机蜗壳的结构型式：并且这种蜗壳结构在减薄钢板厚度以钢筋代替钢板、缓解施工困难等方面具有较大的经济和技术潜力。     

惠州抽水蓄能电站厂房蜗壳结构分析和配筋优化

对惠州抽水蓄能电站厂房蜗壳进行了三维有限元计算,分析不同边界条件、不同预压水头对蜗壳结构受力的影响,根据计算分析成果并综合国内外模型试验和理论研究成果,考虑限裂原则进行配筋设计以减少钢筋用量,对钢筋布置形式进行改进。     

仙居抽水蓄能电站蜗壳混凝土施工仿真研究

浙江仙居抽水蓄能电站装配了大功率水轮发电机组,其蜗壳的大体积混凝土施工存在温度应力大并造成开裂的风险,影响机组正常运行。为探究蜗壳温度应力,对1#机组蜗壳混凝土进行了考虑施工过程的三维实时仿真计算,对关键位置进行了应力分析,提出施工期降低早期温度应力的建议措施。     

三峡右岸电站15号机组蜗壳采用直埋方案探讨

三峡右岸电站厂房15号机组蜗壳直埋方案的研究,其分析方法是:根据该方案线弹性三维有限元计算结果,配置蜗壳外围混凝土结构所需的钢筋,根据此配筋示意图,进行蜗壳与外围钢筋混凝土结构联合受力的非线性三维有限元分析.其分析又分为静力分析与动力分析两种.研究结果表明,采用直埋方案蜗壳外围混凝土结构内水压力承载比高,配筋量大,对混凝土结构的长期安全运行仍有需深入研究的问题.     

大型水电站配水环管充水保压值优化分析

厄瓜多尔Coca Codo Sinclair电站拥有8台大型高水头冲击式机组,最小水头604.90 m,需要配水环管和外侧混凝土共同承担水头压力,充水保压值至关重要,因此采用三维有限元方法对拟定的配水环管三种保压方案进行了模拟。对比分析不同保压方案在正常运行水头作用下钢衬、环向钢筋的应力及外围混凝土应力变形分布规律,同时考虑配水环管与外围混凝土之间的接触状态及混凝土的承载比等因素,最终选用最小水头压力的85%作为保压值。     

某高水头抽蓄机组渗水原因分析及处理措施

抽水蓄能机组具有工况转换复杂,运行方式灵活,快速反应等特点。机组在设计时要兼顾高转速、双向运行、快速转换、调频、调相、频繁起动和制动等特性,因此,设计难度远超普通机组。抽水蓄能电站的水头一般较高,多为400～700 m,随着计算机模拟技术的发展以及新材料和新方法的应用,抽水蓄能电站机组的设计和制造技术进一步提高,后续的抽蓄机组可向更高水头、大容量和高转速的趋势发展。高水头机组意味着高压力,对输水系统及机组导流部件的要求更高,笔者对某电站的蜗壳层机墩混凝土渗水原因分析排查及处理措施进行阐述。     

三峡电站厂房蜗壳外围混凝土结构设计综述

三峡电站厂房是三峡工程三大主要建筑物之一,是三峡枢纽的重要组成部分,电站装机容量大,机组台数多,结构复杂.电站厂房蜗壳外围混凝土,为大尺寸的异形钢筋混凝土结构,电站初期运行的上游水位与永久运行的上游最高水位相差40 m,采用保压浇筑蜗壳外围混凝土的方式施工.要使钢蜗壳在低水头运行时不会与外围混凝土结构间产生过多的间隙影响机组安全运行,在高水头运行时钢蜗壳也不至于过多地将内水压力传递给外围混凝土结构,对混凝土结构的安全不利,这便给该结构的受力分析、结构设计以及施工等都带来一定的难度,要保证水轮发电机组在各种工况下稳定运行,对蜗壳外围混凝土结构有许多需要认真对待和深入研究的问题.     

某抽蓄电站厂房蜗壳结构保压值选定分析

结合某抽水蓄能电站厂房蜗壳外围混凝土结构配筋计算过程,运用三维有限元计算软件对该蜗壳结构保压值进行选定分析。根据计算结果并依照规范得出各种保压值方案下蜗壳外围混凝土配筋结果,通过各种因素的对比分析选定相对合理的蜗壳保压值。同时,通过该工程蜗壳保压值的选定分析过程,总结经验和规律,供参考。     

巨型水轮机蜗壳垫层埋设方式和监测设计研究

溪洛渡水电站单机容量770 MW,最大水头226 m,蜗壳尺寸大、承受的内水压力高。为设计蜗壳合理的垫层方案,从改善蜗壳结构的受力状况出发,通过建立蜗壳三维有限元模型,进行线弹性计算和非线性有限元计算,对垫层厚度、包角和平面铺设范围以及蜗壳应力、钢筋应力、混凝土裂缝开展与宽度等物理力学指标进行分析,从而确定合理的垫层方案。在结构计算结果的基础上进行蜗壳安全监测设计。针对蜗壳不同结构形状、不同垫层方案选择监测断面;选用多种监测仪器对钢衬及外围混凝土应力、应变进行全面监测,以分析机组运行性态和评价机组运行安全情况。     

三峡地下电站27号机组蜗壳不同埋设方式下结构静力分析

三峡地下电站27号机组厂房蜗壳外围混凝土结构上下游侧及左侧与基岩相连,其变形会受到基岩的约束作用,受力情况特殊,需进行蜗壳埋设方式研究。采用三维接触非线性有限元法对27号机组段蜗壳流道及其外围混凝土结构和围岩进行分析,为蜗壳埋设方式的选择和配筋设计提供科学依据。研究表明:直埋方案拉应力最大,所需配筋也最多,不经济;垫层方案除局部区域外,拉应力普遍较小,不能充分发挥钢衬钢筋混凝土结构的联合承载作用;组合方案的应力介于直埋方案与垫层方案之间,但下机架基础相对上抬位移接近控制标准。     

抽水蓄能电站保压蜗壳复合结构非线性接触分析

针对抽水蓄能机组充水保压蜗壳联合承载结构的受力特性,考虑到钢蜗壳与外包混凝土间的接触传力关系,基于ABAQUS程序平台,引入一种新的不同材料交界面接触单元模型,对某水电站机组蜗壳结构进行非线性接触分析,并将其计算结果与传统简化模型的有限元计算成果及实测资料作比对分析。结果表明:接触单元模型计算成果与实测值较吻合,其更符合工程实际,较好地揭示了充水保压蜗壳复合结构的真实力学行为规律,验证了考虑接触单元模型的合适性,亦为蜗壳结构的优化设计提供了可靠的科学依据。     

基于非均匀缝隙的充水保压蜗壳三维仿真算法研究

保压蜗壳的计算方法在很大程度上影响了结果的精度和对结构受力特性的判断。为深入了解结构的受力特性。本文从施工流程出发,考虑保压缝隙的非均匀性和接触关系,实现了保压蜗壳的施工过程全仿真,并通过算例和理论分析,验证了算法(SUA)对保压缝隙模拟的有效性和准确性。该算法应用于糯扎渡水电站保压蜗壳的施工过程模拟,研究了非均匀保压缝隙的形成机理和接触界面的接触性态,并对外围混凝土应力做了细致分析。结果表明,初始保压缝隙具有非均匀和局部非张开特性,其主要导致原因是结构的非对称性,因此钢蜗壳与外围混凝土之间正好即无缝隙也不传力的理想状态不可能存在。座环上环板、机墩根部和蜗壳进口端腰部混凝土拉应力较大,是裂缝萌生的危险区域。此外,应力对比分析表明,简化算法和仿真算法应力分布规律基本一致,简化算法应力偏小,对结构配筋不利,仿真算法更加符合实际情况。两种算法混凝土环向应力在蜗壳腰部和底部吻合度较高,蜗壳顶部误差次之(个别地方误差达80%),而在座环上、下环板附近相差甚远。     

潘家口混合式抽水蓄能电站二期工程结构设计

潘家口混合式抽水蓄能电站二期工程结构设计遇到一些特殊问题，如４＃机组尾水管底板结构设计，蜗壳外围混凝土结构设计，蜗壳放空阀周边加固设计及厂坝间一期混凝土改造设计等。进行了大量分析研究，采取多种加固措施，保证了电站安全投产运行