水电站主厂房楼板与墙柱连接形式及设备隔振措施研究

摘要

随着我国经济社会持续发展，能源需求不断增长，国际能源形式和气候变化问题愈加复杂，我国能源发展面临的各种约束和矛盾将越来越突出。我国水能资源居世界首位，水电作为一种清洁能源，技术成熟，出力特性好，不仅可以满足低碳经济的要求，同时又兼具防洪、灌溉、供水、航运、旅游等综合效益，具有广阔的开发前景。同时作为当今世界最具经济性的大规模储能方式，抽水蓄能电站在系统调峰、保证供电质量和促进新能源消纳等方面发挥着重要的作用。水电站厂房是机组动荷载和水力脉动荷载的作用主体，国内外厂房的振动问题非常普遍，厂房的振动研究工作尤为重要。本文针对厂房设备振动问题，运用有限元方法，对主厂房楼板与上下游墙柱连接形式及设备隔振进行分析研究，为水电站厂房结构设计及设备的振动控制提供参考。
　　论文主要做了如下研究:
　　(1)楼板是仪器设备的基础，楼板振动特性对仪器设备的振动有重要影响，针对楼板自振特性两种计算方法，对整体结构全质量法与仅局部结构有质量法计算所得发电机层楼板自振频率及振型进行对比，计算结果表明:局部结构有质量法能较好的反应发电机层楼板的振型和振动规律，相同振型自振频率虽略偏小，但整体上与全质量法相差不大;局部结构有质量法计算阶次少，处理简单。
　　(2)楼板与周边及其他结构的连接条件对楼板振动特性有重要影响，因此针对目前主厂房楼板与上下游墙柱两种连接形式（固结、搭接），对两种方案厂房结构自振特性及机组荷载、脉动压力和水平双向地震作用下厂房上部结构不同部位的位移和应力响应进行分析对比。结果表明，连接形式对上下游墙柱和楼板局部振动自振特性影响较大，对厂房整体振动自振特性影响较小;正常运行工况机组荷载及水平双向地震作用下，固结方案能够显著减小上下游墙柱的横向振动;转轮叶片数频率及导叶数频率脉动压力作用下，两种方案对厂房不同部位的动力响应的影响各有优劣。
　　(3)对厂房仪器设备基础采用弹簧阻尼隔振措施，研究隔振体系自振频率、阻尼比、水平与竖向自振频率比、布置方式及浮置基础质量对隔振效果的影响。研究表明，隔振体系自振频率对隔振效果影响较大，需结合动荷载特性、基础自振特性及动荷载作用下设备基础振动响应综合考虑确定;阻尼有利于降低隔振体系对低频振源的振动响应，对共振区振动响应有明显的减振作用;大质量浮置基础有利于降低隔振体系对中高频振源的振动响应;水平向自振频率变化及隔振器布置方式对隔振体系竖向隔振效果影响可以忽略。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 厂房振动及设备隔振研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 动力分析相关理论和隔振基本理论

2．1 模态分析理论

2．2 谐响应分析理论

2．3 振型组合反应谱法

2．4 隔振原理

2．5 弹簧阻尼隔振器

3 工程实例及有限元模型

3．1 工程概况

3．2 计算参数取值

3．3 主要计算荷载

3．3．1 机组荷载

3．3．2 脉动压力

3．3．3 地震荷载

3．4 有限元模型

4 楼板连接形式对主厂房振动影响分析

4．1 计算方案

4．2 发电机层楼板自振特性计算方法对比分析

4．3 不同楼板连接形式对厂房整体及局部结构自振特性的影响

4．4 机组荷载及脉动压力作用下不同楼板连接形式对厂房振动的的影响

4．4．1 位移响应

4．4．2 应力响应

4．5 地震作用下不同楼板连接形式对厂房振动的的影响

4．5．1 位移响应

4．5．2 应力响应

4．6 本章小结

5 厂房附属机电设备的隔振分析

5．1 无隔振方案下脉动压力频率对发电机层楼板动力响应的影响

5．2 隔振体系自振频率对隔振效果的影响

5．2．1 简化力学模型及计算方案

5．2．2 隔振体系自振频率对隔振效果的影响

5．3 宽频域脉动压力作用下隔振体系隔振效果及不同阻尼比的影响分析

5．3．1 计算方案

5．3．2 隔振体系隔振效果及不同阻尼比的影响分析

5．4 隔振体系不同的垂直频率与水平频率比对隔振效果的影响

5．4．1 计算方案

5．4．2 不同的垂直频率与水平频率比对隔振效果的影响

5．5 弹簧阻尼隔振器布置方式对隔振效果的影响分析

5．5．1 计算方案

5．5．2 不同布置方式对隔振效果的影响

5．6 浮置基础质量对隔振效果的影响分析

5．6．1 计算方案

5．6．2 浮置基础质量对隔振效果的影响

5．7 机组动荷载作用下隔振体系动力响应

5．8 弹性阻尼垫减振措施

5．8．1 计算方案

5．8．2 不同弹性模量的弹性阻尼垫减振系统的减振效果分析

5．9 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢