大型抽水蓄能电站地下厂房结构振动特性分析

摘要

水电站厂房结构是水电站枢纽的重要组成部分，是将水能转化为电能的综合工程设施。随着我国水电事业的发展，电站规模越来越大，重要性也越来越突出，其安全性也是人们关注的重点。水轮发电机组在运行过程中，不可避免地会产生振动，机组振动必然会引起其支承结构的振动，严重时甚至会引起厂房振动，以致被迫停机。特别是大型抽水蓄能电站，振动能量较常规电站更加的突出。这就需要在设计和建设过程中进行相应的研究，采取有效措施，尽量防止厂房在运行中的振动，将损失减小到最小。
　　某抽水蓄能电站运行后，一直存在较强的振动和噪声，对设备的安全和人员的健康存在很大的隐患。鉴此，本文采用有限元分析方法，建立了此抽水蓄能电站厂房的有限元模型，通过对主厂房结构进行动力计算，分析了厂房结构振动的原因并研究了减振措施。主要研究工作如下:
　　(1)采用三维有限元方法，建立了包含两台机组的地下厂房整体有限元计算模型，分析了抽水蓄能电站地下厂房中由水力、机械和电气三方面原因引起的振源频率;
　　(2)采用模态分析方法，对地下厂房整体结构和局部结构的固有振动特性进行了计算分析，根据自振频率和激振频率结果进行了共振复核，初步分析了厂房产生较强振动的原因;
　　(3)通过谐响应分析方法，分别计算了蜗壳和转轮脉动压力作用下主厂房结构的振动反应随脉动压力频率的变化规律，并根据实测的荷载数据计算了水轮机脉动压力作用下厂房各部位的振动反应，进一步分析了厂房产生较强振动的原因并且研究了减振措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 抽水蓄能电站国内外发展状况

1．2．1 国外发展现状

1．2．2 国内发展现状

1．3 电站的工程概况

1．4 本文的主要研究内容

2 水电站地下厂房有限元模型及机组运行中可能产生的频率

2．1 有限元模型

2．2 机组运行中可能的振源及其频率特征

2．2．1 机械振源

2．2．2 电磁振动

2．2．3 水力振源

2．2．4 其他振源

2．2．5 振源频率汇总

3 厂房结构振源分析和共振校核

3．1 自振特性分析方法

3．2 厂房固有振动特性分析

3．2．1 主厂房整体自振频率及其振型

3．2．2 共振复核

3．2．3 厂房局部自振频率及其振型

3．2．4 厂房局部结构共振校核

4 主厂房结构的动力响应分析

4．1 谐响应的计算原理

4．2 蜗壳和转轮脉动水压力作用下主厂房结构动力响应分析

4．2．1 蜗壳脉动水压力作用下厂房结构动力响应分析

4．2．2 转轮脉动水压力作用下厂房结构动力响应分析

4．3 厂房结构振动位移随频率的变化规律

4．3．1 蜗壳脉动水压力作用下厂房结构振动位移随频率的变化规律

4．3．2 转轮周围脉动水压力作用下厂房结构位移随频率的变化规律

4．4 满负荷发电工况压力脉动作用下厂房结构动力响应分析

4．4．1 压力脉动荷载

4．4．2 动力响应计算分析

4．5 减振措施研究

4．5．1 几种减振方案的研究

4．5．2 厂房结构消振减振措施建议

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间期间发表学术论文情况

致谢