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地震作用下电厂锅炉构架的振动控制研究

刘广义  
【摘要】: 火电锅炉作为火电厂最重要的电力设施之一,其抗震能力主要由锅炉构架提供。锅炉构架顶部设有大板梁,几千吨的炉体通过上千个吊杆悬挂在大板梁上,为了限制炉体的横向膨胀,在锅炉构架的各层设有若干导向装置。导向装置与构架柱紧密相连,只容许炉体产生竖向膨胀。地震作用下,巨型炉体产生强大的地震力通过导向装置传给构架。因此,锅炉构架抗震设计非常保守,建材用量十分巨大。采用适当的减震耗能装置,减轻炉体振动,减小构架所承担的地震力,从而减小构架材料用量,具有显著的经济效益。 本文将被动控制技术引入锅炉构架导向装置,提出并研制了一种锅炉构架新型导向装置,通过地震模拟振动台试验和有限元分析,从试验和理论上验证了新型导向装置的控制效果。主要研究内容如下: 首先,在保证原导向装置功能的基础上,采用磁摩擦阻尼器和粘滞阻尼器设计了一种锅炉构架新型导向装置。该导向装置二个方向具有耗能功能,其中一个方向是粘滞阻尼耗能,另外一个方向是磁摩擦阻尼耗能。 其次,根据锅炉构架振动台试验模型要求,设计制作了8个磁摩擦阻尼器和8个粘滞阻尼器,通过阻尼器性能试验研究,获得了两种阻尼器的滞回性能曲线。实验结果表明两种阻尼器都具有良好的耗能性能。 第三,以辽电300MW锅炉构架为原型结构,设计制作了1:15锅炉构架模型。分别输入EI Centro、Taft和天津地震动,对该模型进行了安装原导向装置和新型导向装置等6种方案,总计54种工况的地震模拟振动台试验,揭示和验证了新型导向装置及设置方式对锅炉构架耗能减振效果的影响。 第四,基于ANSYS软件,建立了1:15锅炉构架试验模型的有限元分析模型,通过安装原导向装置锅炉构架模型地震反应分析并与试验结果对比,证明了有限元模型的可靠性。通过安装磁摩擦阻尼器和粘滞阻尼器的锅炉构架模型有限元地震反应分析,与试验结果对比表明新型导向装置具有良好的控制效果。 最后,以锅炉构架在地震作用下的顶层最大位移和最大层间位移为结构的目标性能,拟合出与新型导向装置参数之间的函数关系。通过调整新型导向装置的参数,控制锅炉构架位移,满足锅炉构架地震时正常工作的需要。


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