论文题目: 双排机水电站厂房结构动力分析与识别
论文类型: 博士论文
论文专业: 水利水电工程
作者: 秦亮
导师: 练继建
关键词: 水电站,双排机,真机试验,动荷载,小波分析,联合运行,开机过程
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着水电事业的蓬勃发展,水轮发电机组的容量和尺寸日趋增大,由此诱发的水电站厂房结构振动问题也日益突出。目前,对于水电站振动问题在结构动力特性,振源识别、振动响应预测等方面仍存在很多不足,特别是对于双排机水电站厂房,由于体系的特殊性和复杂性,相关的动力研究更显不足,在双排机所特有的机组联合运行特性等方面的研究几乎是空白。因此,对该问题作进一步的深入探讨十分必要。本文依据李家峡双排机水电站等大型水电站的真机试验数据,结合正反两方面分析,对水电站振动问题开展研究。主要研究内容如下:(1)对机械、电磁、水力等三方面荷载的合理作用机制及特性进行分析。重点探讨了尾水涡带对厂房结构的作用,根据尾水管点压力脉动,推求出整个锥管面压力脉动分布,进而提出涡带的合理模拟方法。(2)根据双排机水电站厂房现场测试成果,对振源进行识别;找出影响厂房结构振动的最为主要的动荷载,从量级上评估水电站厂房振动问题中的各种动荷载的作用效果。(3)基于动力学原理分析停机过程中结构振动及荷载的变化,将机组测试与结构测试成果相结合,并充分利用小波分析的优点,提出一种应用停机过程识别厂房支承结构动力特性的方法。(4)对双排机水电站中双排布置的上下游机组单独运行时的稳定性规律和厂房结构振动情况进行研究,找到上下游机组单独运行时的差异,在此基础上进一步分析双机联合运行时的运行特性和厂房结构振动响应,总结不同负荷组合情况下的上下游机组相互影响规律,为双排机电站运行提供依据。(5)分析水电站正常运行时水压脉动、机组垂向振动、厂房结构垂向振动之间的位移与频率关系,确定垂向动荷载的来源。在此基础上,基于实测资料对厂房结构进行三维有限元反馈分析,提出了一种计算厂房结构垂向动位移的方法。对多个大型电站工程的振动响应研究表明,采用该方法的计算结果较规范提供的计算方法更加接近实测值。(6)分析了机组起动过程中的轴向力、扭矩、不平衡力等几种主要荷载的变化情况,提出一种计算开机过程中厂房结构动力响应的方法。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 问题的提出
1.1.1 本文的选题背景
1.1.2 大型水电站振动问题突出的原因
1.1.3 双排机水电站的振动问题
1.2 水电站结构振动相关研究的发展和现状
1.2.1 厂房结构自振特性分析
1.2.2 振源研究
1.2.3 振动响应计算
1.3 动态信号分析识别技术
1.3.1 傅立叶变换
1.3.2 小波分析
1.4 本文的研究内容
第二章 水电站厂房振动的振源分析与作用机制
2.1 水电站厂房振动的主要机械荷载分析
2.1.1 机械荷载产生的原因
2.1.2 离心力作用机制分析
2.2 水电站厂房振动的主要电磁荷载分析
2.2.1 电磁荷载的产生原因
2.2.2 不平衡磁拉力与扭矩作用机制分析
2.3 水电站厂房振动的主要水力荷载分析
2.3.1 水压脉动随工况的变化研究
2.3.2 尾水涡带分析
2.3.3 涡带诱发的水力不平衡力
2.3.4 轴向水推力的脉动
2.4 本章小结
第三章 双排机厂房振动现场测试与振源识别
3.1 李家峡双排机水电站工程概况
3.2 试验方案与测试系统
3.2.1 测点布置及测试工况
3.2.2 现场测试系统
3.3 机组正常运行时水电站厂房振动信号统计特征
3.4 李家峡水电站测试整体规律分析
3.4.1 机组测试结果分析
3.4.2 厂房测试结果分析
3.5 双排机水电站厂房内的振源识别
3.5.1 李家峡电厂内的振源频率理论分析
3.5.2 实测振源分析
3.6 各种动荷载对厂房结构的影响实测研究
3.6.1 振动峰值时的分频能量比重
3.6.2 各种负荷下分频引起的振动
3.6.3 分频振动随负荷变化分析
3.7 本章小节
第四章 双排机厂房结构动力特性分析与识别
4.1 双排机厂房支承结构动力特性分析
4.1.1 计算方案的确立
4.1.2 有限元模态分析方法
4.1.3 计算结果分析
4.2 上部结构动力仿真分析
4.2.1 计算方案的确立
4.2.2 计算结果分析
4.3 基于小波分析的水电站厂房支承结构自振特性识别
4.3.1 动力学识别原理
4.3.2 小波分析原理
4.3.3 识别实现
4.4 本章小结
第五章 双排机机组与厂房振动特性
5.1 上下游机组单机运行特性比较
5.1.1 机组稳定性的差别
5.1.2 相同负荷下导叶开度的差别
5.2 双排机联合运行特性
5.2.1 上游排机组运行特性
5.2.2 下游排机组运行特性
5.2.3 双排机机组运行规律总结及原因分析
5.3 上下游机组单机运行时厂房结构的振动分析
5.3.1 上游机组运行时厂房结构振动状况
5.3.2 下游机组单机运行时厂房结构振动状况
5.4 双排机联合运行时厂房结构振动分析
5.4.1 结构振动随上游机组负荷的变化分析
5.4.2 结构振动随下游机组负荷的变化分析
5.4.3 联合运行时厂房结构振动的能量分析
5.5 本章小节
第六章 正常运行中的厂房结构振动反馈分析与预测
6.1 水轮发电机组结构振动位移与压力脉动的关系
6.1.1 尾水脉动与推力轴承垂向振动的关系
6.1.2 尾水及顶盖脉动与机组振动的关系
6.2 机组结构振动与厂房结构振动的关系
6.3 机组——结构作用分析
6.4 反馈计算分析
6.5 本章小结
第七章 开机过程中的厂房结构振动预测方法研究
7.1 开机过程实测分析
7.2 开机过程中的荷载分析
7.2.1 轴向力荷载
7.2.2 扭矩的变化
7.2.3 不平衡力
7.3 有限元计算分析
7.4 减小开机过程中结构振动的措施
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 存在的问题与展望
参考文献
发表论文及科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
- [1].水电站厂房结构振动分析及动态识别[D]. 孙万泉.大连理工大学2004
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- [7].水电站厂房保压蜗壳结构施工仿真与温控研究[D]. 许新勇.大连理工大学2010
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