基于功率流理论的大型水电站厂房结构脉动压力频响分析

以某大型水电站厂房为研究对象，采用模型水轮机流道实测脉动压力数据，对厂房整体结构进行有限元仿真频响分析，基于功率流理论、功率流有限元方法及APDL语言编程实现厂房风罩、楼板、立柱及廊道结构功率流的计算。计算结果表明：蜗壳脉动能量的传导以剪切波效应为主，以竖向和顺河向的动力响应为表现方式；机墩及风罩结构是功率流传导的主要路径，其结构形式简单，耗能效果不显著；厚墙、厚板结构能较好吸收传导的能量，限制厂房上部结构动力响应幅值。本文研究成果可为厂房低频脉动压力传导测试及分析提供理论依据及参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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．     

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.     

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。     

直埋式蜗壳结构动力响应特性真机测试分析研究

水电站直埋式蜗壳的钢衬和外围混凝土完全联合承载,蜗壳内部的静动态内水压力很大的比例可以外传至外围混凝土结构,从而引起蜗壳结构较大的振动反应。采用数学统计和Welch法的功率谱估计分析方法,针对机组升负荷运行时蜗壳振动测试信号进行分析处理。结果表明,在升负荷运行时,尾水管脉动压力为主要水力振源;蜗壳内部脉动压力、蜗壳外围加速度与尾水管脉动压力变化趋势基本相同;同时揭示了直埋式蜗壳脉动压力振动能量的衰减、传递规律。可为直埋式蜗壳的机组与厂房的振动评估及动力反馈分析提供可靠的依据。     

水电站厂房结构振动规律探讨

以李家峡水电站真机试验为背景,在分析原型观测数据的基础上,通过机组运行稳定性测试结果与厂房振动测试结果的对比,得出了厂房结构振动的特有规律.建议在今后的水电站现场试验中引入对厂房结构的振动测试,这对厂房结构的安全监控意义重大.     

水力脉动对水电站机组及厂房结构的影响研究与振动控制综述

水力振源在某些工况下可能对机组的正常运行造成影响,同时引起厂房结构不同程度的振动,且水力振源频域分布广,作用范围大,是水力、机械、电磁3种振源中最主要的振源,因此研究水力脉动及其造成的影响有着十分重要的意义。现有的研究成果对于水力振源特性的研究主要依赖于模型试验,存在模型尺寸比例误差和测点过少等问题,对于机组及厂房结构的振动稳定性计算也过于简化。根据计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,提出一种新的厂房水力振源研究方法,将水力振源转化为激励作用于转轮、蜗壳、尾水管部位,研究机组及厂房结构的稳定性,是未来可能的水力振源施加新方法,有着重要工程实际意义及应用前景。     

机组振动荷载作用下大型水电站厂房振动反应分析

随着水轮发电机组单机容量的提高,机组转动部件的重量、轴向水推力以及作用在支撑结构上的机组偏心力、不平衡磁拉力及电磁扭矩均会显著增大。为确保结构安全,对大型水电站厂房进行在机组振动荷载下的振动反应分析具有十分重要的意义。以锦屏一级水电站地下厂房为例,采用三维有限元法,计算了正常运行工况和事故工况下,厂房结构的振动位移、速...     

混流式水轮机顶盖振动信号的精细分频研究

高水头长引水隧洞电站在水力过渡过程中具有振荡周期长、振幅大、波动衰减周期长等特点,水轮机顶盖振动可以较好地反映该规律。本文依据真机试验,采用小波和小波包联合分析方法,对一大型电站变负荷振动试验中顶盖的振动响应测试信号进行了精细分频分析。结果表明:高水头长引水隧洞电站的水流脉动、尾水涡带和水击波频率较为接近,三者共同作用,导致顶盖强烈的振动响应;其中,水流脉动和尾水涡带是引起顶盖振动的最主要原因;同时也证明了小波和小波包联合分析方法是处理水电站振动信号的一种较好的方法。     

混凝土开裂对巨型水电站主厂房动力特性的影响

以三峡右岸电站某机组段厂房为例，利用有限元方法，分析了裂缝的存在对厂房自振和受迫振动特性的影响。采用了三种简化的裂缝处理方案，并针对每一种方案比较了有裂缝结构和无裂缝结构的动态特性。在受迫振动分析中，研究了脉动水压力作用下厂房的动力反应，包括振动位移、速度、加速度以及振动应力。结果表明，蜗壳外围混凝土薄弱部位出现的裂缝对蜗壳局部刚度有较大的降低，但对厂房整体特别是上部结构的动力特性影响较小；裂缝的存在没有使结构的振动水平超过推荐限值。     

水电站厂房相邻机组段振动传播规律研究

针对水电站厂房相邻机组段间振动传播影响问题,以一大型地下水电站厂房为研究对象,通过对相邻机组段原型振动观测数据分析和三维有限元仿真模拟,对相关规律进行了研究。分析结果表明:中频的激振力对相邻机组段振动影响较低频和高频更加明显;地基是相邻机组段相互振动传递的主要路径之一。研究所得相关结论可为水电站厂房结构设计提供支持。     

基于布谷鸟搜索算法的水电站消纳风电调峰运行策略研究

为了研究水电站在消纳风电中的应用,利用水电转换公式将水流量及水头高度转化为水电站出力,并把风电出力的不确定性表示为一个具有零均值、呈正态分布的预测误差。构建风-水-火电力系统联合调度模型,该模型以系统成本最小为目标函数,包含了火电机组煤耗成本、水电站管理成本以及风电场管理成本和预测误差成本;模型以水力和火力发电约束、水流量约束、火电机组爬坡速率约束等为约束条件,采用布谷鸟搜索算法对其进行求解,得到了系统运行的经济最优策略。仿真结果表明,水电站能够在电力系统中发挥较好的调峰作用,弥补风电出力的随机波动,降低系统峰谷差率,减少火电机组出力的频繁变化,降低系统备用容量,增加电力系统的安全性、稳定性和供电可靠性。     

水口电站主厂房裂缝成因探析

水口电站主厂房发电机层楼板、排架柱、牛腿与楼板接触等处出现较多裂缝。通过现场照相、图像校正和描绘方法,获得了裂缝分布特征,结合建筑物结构特性与荷载情况,分析认为蜗壳水流脉冲压力及机组机械振动是水口电站主厂房裂缝的主要成因。     

福生水电站水工模型试验研究

福生水电站采用底流式消力池消能.其特点是水头低、流量大,是典型的低佛氏数消能,加之自由溢流坝、翻板门泄水闸、冲沙闸联合泄洪,因此翻板门运行工况有无限制、泄流能力及消能效果能否满足设计要求就需要进行深入研究.经过断面模型试验,优化了辅助消能工布置,改善了流态,缩短了池长,提出了翻板门小洪水工况下的不稳定流范围,为设计提供...