【摘要】：近年來，在全球經(jīng)濟(jì)增長、氣候變化與水資源日益緊張的形式下，水力發(fā)電作為一種可再生的清潔能源備受中國政府的重視。在過去的半個(gè)多世紀(jì)里，我國的水利水電事業(yè)得到了快速的發(fā)展，并取得了豐碩的業(yè)績。但隨著一大批大規(guī)模、高水頭、大容量西部水電開發(fā)項(xiàng)目的建成與運(yùn)行，水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)與水力脈動(dòng)誘發(fā)的廠房混凝土結(jié)構(gòu)的振動(dòng)問題越來越突出，甚至危及水電站及周圍建筑物的安全。本文結(jié)合某大型水電站地下發(fā)電廠房實(shí)際工程情況，對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析與數(shù)值模擬分析，主要包括的研究內(nèi)容有： （1）基于一大型水電站機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)的變負(fù)荷、開停機(jī)、甩負(fù)荷和發(fā)電機(jī)升壓工況運(yùn)行試驗(yàn)的振動(dòng)實(shí)測數(shù)據(jù)，研究了機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)的幅值特性和頻率特性以及不同工況下振動(dòng)位移或脈動(dòng)壓力的變化規(guī)律并對(duì)振動(dòng)狀況作出評(píng)價(jià)。 （2）由于水電站廠房結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜耦聯(lián)的非線性系統(tǒng)，其振動(dòng)問題屬于復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題。本文采用相關(guān)性分析理論對(duì)地下廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行振源識(shí)別、水-機(jī)電-結(jié)構(gòu)耦聯(lián)振動(dòng)特性以及機(jī)組振動(dòng)與水力脈動(dòng)的傳遞規(guī)律的分析。在此基礎(chǔ)上，利用相關(guān)向量機(jī)回歸算法進(jìn)行廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)預(yù)測。 （3）水電站廠房結(jié)構(gòu)振動(dòng)的激振力難以測得，給結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別帶來了困難。為此本文提出一種基于環(huán)境激勵(lì)的廠房結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別法，即將EEMD，RDT和STD相結(jié)合的方法，由于EEMD有效緩解了模態(tài)混淆問題，較EMD方法更有助于結(jié)構(gòu)低階振動(dòng)模態(tài)參數(shù)的識(shí)別。 （4）利用有限元分析軟件(ANSYS)建立電站地下廠房結(jié)構(gòu)三維模型，，對(duì)其進(jìn)行了自振特性分析與共振校核。基于廠房結(jié)構(gòu)實(shí)測振動(dòng)位移數(shù)據(jù)，采用諧響應(yīng)動(dòng)力分析，對(duì)廠房機(jī)墩的垂直動(dòng)荷載進(jìn)行了反饋研究，并計(jì)算了廠房結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的響應(yīng)；同時(shí)計(jì)算了廠房結(jié)構(gòu)在水力激勵(lì)下的共振頻率、振動(dòng)響應(yīng)及應(yīng)力。
[Abstract]:In recent years, under the form of global economic growth, climate change and water resources, hydropower, as a renewable clean energy, has been paid more and more attention by the Chinese government. In the past half century, the cause of water conservancy and hydropower in China has been developed rapidly and achieved fruitful achievements. However, with the completion and operation of a large number of large-scale, high-head and large-capacity western hydropower development projects, the vibration of hydro-generator set and the vibration of concrete structure induced by hydraulic pulsation are becoming more and more prominent, and even endanger the safety of hydropower stations and surrounding buildings. In this paper, the field measured data analysis and numerical simulation analysis are carried out according to the actual engineering situation of the underground power plant of a large hydropower station. The main research contents are as follows: (1) based on the measured vibration data of the operation test of the unit and powerhouse structure of a large hydropower station, start and stop, load rejection and generator boost condition, The amplitude and frequency characteristics of the unit and the factory building structure and the variation of vibration displacement or fluctuating pressure under different working conditions are studied and the vibration condition is evaluated. (2) because the powerhouse structure of hydropower station is a kind of complex coupled nonlinear system, its vibration problem belongs to complex dynamic problem. In this paper, the correlation analysis theory is used to identify the vibration source of underground powerhouse structure, the coupled vibration characteristics of water-electromechanical structure and the transfer law between vibration and hydraulic pulsation of the unit are analyzed. On this basis, the correlation vector machine regression algorithm is used to predict the vibration of the factory building structure. (3) it is difficult to measure the excitation force of the structural vibration of hydropower station powerhouse, which brings difficulties to the identification of structural modal parameters. In this paper, a modal parameter identification method of factory building structure based on environmental excitation is proposed, that is, the combination of EEMD,RDT and STD. Because EEMD effectively alleviates the problem of modal confusion, it is more helpful to identify the modal parameters of low-order vibration than EMD method. (4) the three-dimensional model of underground powerhouse structure of power station is established by using finite element analysis software (ANSYS), and its natural vibration characteristics are analyzed and resonance checked. Based on the measured vibration displacement data of powerhouse structure, the vertical dynamic load of powerhouse pier is studied by harmonic response dynamic analysis, and the response of powerhouse structure under dynamic load is calculated, and the resonance frequency, vibration response and stress of powerhouse structure under hydraulic excitation are calculated at the same time.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TV731.6;TV312

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本文編號(hào)：2502240