火电厂循环水泵房机组—结构—基础的动力相互作用分析

摘要

目前,火力发电厂机组的容量和尺寸日趋增大,所需的冷却水量及循环水泵的规模也随之增大,这容易引起多台机组运行引发循环水泵房的共振。这种普遍出现在某些工作区域内机组振动过大的现象,不仅影响机组的自身稳定,而且会引发泵房建筑物强烈振动,产生巨大的噪音,影响工人情绪,这在泵房中是非常重要的一个问题,必须引起高度重视。本课题以百万机组循环水泵房为背景研究了泵房的动力特性,初步探讨了火电厂水泵转动产生的离心力引起机组乃至泵房结构振动的动力响应,为设计泵房中,考虑机组振动的影响及控制提供参考。本文的主要内容和结论如下：1、介绍了火电站循环水泵机组与泵房结构的振动问题的发展及研究现状,简述了结构动力分析基本理论和人工边界理论。2、以某设计院提供的实际工程为例,用大型有限元软件ANSYS模拟泵房上部及下部结构,通过模态计算分析,得到了泵房结构的自振特性,分析讨论了两种边界条件下泵房结构动力性能的不同。3、用谐响应法分析了在刚性地基和弹性地基情况下,泵房一台机组、两台机组、三台机组运行时,(即在简谐荷载任意组合作用下)随频率变化的位移、速度反应出的共振区域。对比分析了简谐载荷作用下的泵房动力响应值。4、采用瞬态动力分析法模拟机组开机过程,进行不同运行工况的组合,进行对比分析得出火电站泵房在简谐荷载作用下达到额定转速前最不利频率段,同时总结了不同机组数、初相位值、角速度、基床系数情况下的动力响应值。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 概述

1.1.1 多层工业厂房结构抗振研究

1.1.2 研究厂房振动的意义与采取的措施

1.2 数值计算方法

1.3 厂房结构动力分析的研究方法

1.4 课题的主要目的、内容

1.4.1 课题的主要目的

1.4.2 本论文的主要研究内容

1.4.3 论文中新见解

1.4.4 课题的主要难点

2 结构动力分析理论

2.1 结构动力特性简述

2.2 结构动力分析的基本理论

2.2.1 质量矩阵与阻尼矩阵

2.2.2 结构自振频率与振型

2.2.3 谐响应分析基本原理

2.2.4 时程分析的计算方法

2.3 边界处理

2.3.1 刚性地基

2.3.2 弹性地基

2.4 本章小结

3 火电厂循环水泵房结构数值模型与模态分析

3.1 工程概况

3.2 泵房基本资料

3.2.1 计算目的

3.2.2 材料参数

3.2.3 计算要求

3.2.4 荷载说明

3.3 有限元建模

3.3.1 分析软件及单元介绍

3.3.2 有限元模型及边界条件

3.4 模态分析

3.4.1 模态分析的基本理论

3.4.2 ANSYS软件的模态分析

3.4.3 厂房结构自振频率与振型

3.5 本章小结

4 循环水泵房结构的谐响应分析

4.1 ANSYS软件中谐响应分析介绍

4.2 荷载的施加

4.3 谐响应成果分析

4.3.1 基本资料

4.3.2 结构共振判断方法

4.3.3 弹性地基情况下谐响应分析

4.3.4 刚性地基情况下谐响应分析

4.4 本章小结

5 泵站厂房结构的瞬态动力学分析

5.1 瞬态动力学分析简介

5.2 瞬态动力学分析方法与重要步骤

5.2.1 瞬态动力学分析方法

5.2.2 完全法瞬态动力学分析步骤

5.3 简谐波中的"拍"现象

5.4 弹性地基作用下瞬态时程成果分析

5.4.1 不同数量机组运行工况比较

5.4.2 不同初相位两台机组运行工况比较

5.4.3 不同角速度两台机组运行工况比较

5.4.4 不同基床系数一台机组运行工况比较

5.5 刚性地基作用下瞬态时程成果分析

5.5.1 不同数量机组运行工况比较

5.5.2 不同初相位两台机组运行工况比较

5.5.3 不同角速度两台机组运行工况比较

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文的研究成果及结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录