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《中国水利水电科学研究院》 2005年
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三峡电站厂房结构振动研究

欧阳金惠  
【摘要】:大型混流式水轮机组的振动问题,是一个影响水电站安全运行的严重性和普遍性的问题。国内外已投产的装备大型混流式水轮机的水电站,都不同程度出现了水轮机组振动而引起厂房结构振动的问题,特别是发电机层楼板的振动,深为工程人员所关注。由于厂房结构振动问题的复杂性,目前国内外对这一涉及水电站安全运行的关键技术问题的研究,尚未能深入开展。因此,面对这一难题,一般水电站不得不限制运行水头,以避开机组在不稳定区域运行。三峡电站的装机规模和单机容量为世界瞩目,在三峡水轮机优选中,其运行稳定性指标超过能量和空化的要求而被置于首位。而且,三峡电站存在运行条件复杂、水轮机转轮直径大等不利因素,因此,如何合理定量评价三峡电厂房结构振动,不仅是关系到三峡工程建设的重大关键技术问题,更是一个应用前景广阔的、难度极大且具有开拓性的交叉学科问题。本文采用有限元模型与现场测试相结合的新研究思路和途径,深入研究了三峡电站发电厂房结构的振动问题。主要研究内容包括以下几个方面: 1、建立了复杂厂房整个结构的三维真实数值模型:模拟对象包括整个流道、网架结构、天花板、导叶,以及各种孔洞以及廊道等,并对厂房结构的动力特性进行分析,得出了厂房更接近真实的动力特性。 2、基于有限的水轮机模型试验压力脉动数据,利用已有的研究成果,合理构造出水轮机流道内的三维脉动压力场,求出厂房结构在复杂荷载联合作用下的动力响应,特别是发电机层楼板的竖向响应。计算分析表明: (1) 在6种运行水头工况中,89.4m水头工况的动力响应最大; (2) 厂房结构的位移主要是由尾水管内的低频涡带脉动引起的; (3) 厂房结构的加速度主要是由蜗壳以及导叶后转轮前的脉动压力引起的。 3、为了验证并完善以上计算模型和水轮机模型试验中脉动压力幅值和频率的相似比,本文对三峡电站左岸7#机组的厂房结构在▽135m水位下的运行状况进行了现场测试。测试结果表明: (1) 楼板结构的实测竖向位移在频率、总体趋势以及最大值位置与计算结果基本一致,这不仅说明了计算模型中对尾水管内所构造的脉动压力场基本合理,而且验证了计算模型中关于位移振源的判断。同时,测试结果的竖向位移幅值小于计算结果,这说明了对三峡电站水轮机而言,尾水管内脉动压力的原型—模型相似比例小于1.0。 (2) 楼板竖向加速度的主频为32.50Hz,它在楼板的竖向第一振型和第二振
【学位授予单位】:中国水利水电科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV312

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 韩涛;基于粘弹性边界的地下厂房水力振动研究[D];大连理工大学;2011年
2 姜宇;涔天河电站厂房振动有限元分析[D];长沙理工大学;2008年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵磊;水轮发电机组主轴系统水机电耦合振动特性研究[D];昆明理工大学;2010年
2 杨圣辉;混流式水轮机长短叶片转轮流固耦合分析[D];昆明理工大学;2010年
3 王超;长短叶片混流式水轮机数值模拟及压力脉动分析[D];昆明理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 吕平;应天仁;;网架结构的动力分析[A];第四届空间结构学术交流会论文集[C];1988年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文光;橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究[D];北京工业大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 穆晔;多维地震作用下单层球面网壳的动力性能研究[D];北京工业大学;2001年
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4 田其丰;框架结构橡胶垫基础隔震系统研究[D];西北工业大学;2004年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李辉;张俊发;;超大型冷却塔考虑土—结构相互作用的三维有限元抗震分析[J];长春工程学院学报(自然科学版);2012年04期
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3 王新;李同春;赵兰浩;;大型灯泡贯流泵站全流道非定常湍流数值模拟[J];水电能源科学;2010年04期
4 欧阳金惠;陈厚群;张超然;;大型水电站蜗壳埋设方式对厂房振动的影响分析[J];水力发电学报;2012年04期
5 张启灵;伍鹤皋;;水电站垫层蜗壳结构研究和应用的现状和发展[J];水利学报;2012年07期
6 孔麟;戴森;张美英;吴金平;;超大型冷却塔考虑土-结构相互作用的三维有限元抗震分析[J];特种结构;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陶冉冉;任旭华;王超;;地震作用时复杂地质条件下开敞式溢洪道挑坎静动力特性分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张启灵;水电站垫层蜗壳结构特性及厂房结构抗震研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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6 尹德钰;聂国隽;;考虑桥式吊车作用的网架结构的研究[A];第七届空间结构学术会议论文集[C];1994年
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6 陈健;“量身定制”利于企业冲破瓶颈制约[N];嘉兴日报;2007年
7 记者 刘晶晶;精打细算巧节能[N];首都建设报;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 刘洋;大型水电站机组及厂房振动测试分析[D];天津大学;2006年
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