论文摘要
随着我国水电事业的发展,机组的容量和尺寸迅速增大,相应的转速也要提高,机组振动和其引发的水电厂厂房结构的振动已成为其设计和运营的重要问题。特别是我国为适应大电网的调节需求已经建成了一大批高水头、大容量的抽水蓄能电厂,由于其具有高水头、高转速和双向运行的特点,其振动现象更加突出,因此,对支承厂房结构的振动问题不容忽视。文中结合某抽水蓄能电厂厂房振动的现场测试研究和有限元数值计算分析,利用基于模态参数灵敏度分析的方法对水电站厂房结构的合理边界条件进行了模型修正,并根据修正后模型的计算响应和现场测试结构响应结果对地下厂房结构进行了振动性能评定。本文研究成果对提高抽水蓄能电厂和大型常规电站厂房结构振动特性的认识和预测水平具有积极意义,所建立的分析方法和思路也为今后类似的结构振动计算、厂房合理的数值模型建立、模型修正分析和振动性能评定提供了技术支持和参考。具体而言,主要研究内容包括以下几方面:1、绪论部分介绍了抽水蓄能电厂厂房结构的振动问题和研究现状,并对有关水电厂厂房结构振动性能评定的方法及其研究现状进行了简要的归纳和总结。2、在抽水蓄能电厂厂房结构振动的己有研究成果基础上,以某抽水蓄能电厂地下厂房结构为研究实例,利用ANSYS程序对厂房结构进行了有限元数值计算,通过分析研究了地下厂房结构模型的建立及其自振特性,并对影响厂房数值模型较大的边界条件进行了计算分析,为后面地下厂房结构模型修正提供了参考和依据。3、从地下厂房的实际结构出发,以原型观测数据为基础对振源进行分析,对厂房结构的自振特性进行探讨。振源测试是在机组运行状态下进行,获取振动信号进行频谱分析,确定振源频率成分;结构自振特性的测试采用环境激励下的模态测试方法,研究了复杂结构现场模态测试,对现场测试的数据进行分析,识别出地下厂房结构的模态参数。4、首先对有限元数值计算模态参数和现场测试识别的模态参数进行对比分析,确定模型修正的边界约束刚度参数。然后利用基于模态参数灵敏度分析的模型修正方法反演出厂房结构边界的约束刚度,从而达到修正初始有限元模型的目的,使修正后的有限元模型更符合实际情况,更加精确。5、用修正后的有限元模型计算出地下厂房结构损伤部位的响应,结合现场测试的结构响应结果,根据现有相关的结构振动性能评定方法和标准,对所研究的地下厂房结构给出合理的振动性能评定,为同类结构的振动性能评定的方法提供有益的参考和思路。