發(fā)布時間：2020-06-20 00:38

【摘要】：水電站機組與廠房結(jié)構(gòu)耦聯(lián)作用復雜,既有線性的,又包括非線性的,振動涉及水力、機械、電磁等多方面的因素。本文基于國內(nèi)一大型水電站地下廠房原型觀測數(shù)據(jù),對水電站機組與廠房結(jié)構(gòu)耦聯(lián)動力特性和振源傳遞路徑識別問題展開研究。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)主振源分析。計算了各類振源的理論頻率,以此為依據(jù)對實測振源進行了分類;從機組與結(jié)構(gòu)測點振動主次頻統(tǒng)計分析、不同振源成分能量占比分析兩個方面來研究該電站機組與廠房結(jié)構(gòu)的主振源。研究表明主振源包括:尾水低頻脈動、機組轉(zhuǎn)動、蝸殼不均勻流。(2)機組與廠房結(jié)構(gòu)耦聯(lián)動力特性研究。從機組與廠房結(jié)構(gòu)順河向和垂向振動隨負荷變化規(guī)律、順河向和垂向振動在不同負荷下的相關(guān)性系數(shù)、順河向和垂向振動時頻域相關(guān)關(guān)系三個方面來研究機組和廠房結(jié)構(gòu)之間復雜的耦聯(lián)振動關(guān)系。研究結(jié)果表明:機組和廠房結(jié)構(gòu)垂向振動的同步性和相關(guān)性較強,垂向振動在尾水低頻脈動頻域范圍內(nèi)相關(guān)性明顯,尾水低頻脈動對機組和廠房結(jié)構(gòu)之間垂向耦聯(lián)振動影響較大;機組和廠房結(jié)構(gòu)順河向振動的同步性和相關(guān)性相對較弱,順河向振動在轉(zhuǎn)頻及尾水低頻脈動頻域范圍內(nèi)相關(guān)性明顯,機組轉(zhuǎn)動和尾水低頻脈動對機組和廠房結(jié)構(gòu)之間順河向耦聯(lián)振動影響較大。(3)尾水渦帶和轉(zhuǎn)頻及其倍頻信號振動傳遞路徑研究。將傳遞熵方法與基于EMD分解的小波熵閾值去噪方法相結(jié)合,實現(xiàn)水電站廠房振動傳遞路徑的識別。研究表明:(a)尾水渦帶引起的垂向振動主要傳遞路徑是:頂蓋→機墩(定子基礎(chǔ)、下機架基礎(chǔ))→發(fā)電機層樓板;機組為250MW時,尾水渦帶信號在頂蓋→定子基礎(chǔ)、頂蓋→下機架基礎(chǔ)之間的傳遞率分別為39.8%和58.2%,在定子基礎(chǔ)→發(fā)電機層樓板、下機架基礎(chǔ)→發(fā)電機層樓板之間的傳遞率分別為23.5%和16.1%;(b)機組轉(zhuǎn)動引起的下機架位置的順河向振動主要傳遞路徑是:下機架→機墩(下機架基礎(chǔ)、定子基礎(chǔ))→電氣夾層柱子;機組以額定功率運行時,轉(zhuǎn)頻及其倍頻信號在下機架→下機架基礎(chǔ)、下機架→定子基礎(chǔ)、定子基礎(chǔ)→電氣夾層柱子、下機架基礎(chǔ)基礎(chǔ)→電氣夾層柱子之間的傳遞率分別為75.9%、18.4%、19.5%、8.6%。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV734
【圖文】：

流旋轉(zhuǎn)分量過大所致；該機組在尾水管錐管段有一補氣環(huán)腔，當水流的旋轉(zhuǎn)渦帶作用于該環(huán)腔時，鋼板里襯產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力，長此以往尾水管鋼板里襯在該動態(tài)應(yīng)力的作用下將會產(chǎn)生疲勞破壞，特別是當此交變應(yīng)力頻率接近該段的自振頻率時將產(chǎn)生共振導致鋼板里襯的急速破壞[9]。2012 年二灘水電站 3 號機組尾水管進人門左上方混凝土和鋼襯之間出現(xiàn)了較為嚴重的漏水情況，經(jīng)工作人員的檢查發(fā)現(xiàn)漏水是由 3 號機組尾水管出現(xiàn)了裂紋所致，經(jīng)分析研究得出：該電站在電網(wǎng)中主要承擔調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，機組負荷變化頻繁，經(jīng)常在非設(shè)計工況運行，尾水管中出現(xiàn)尾水管壓力脈動，而尾水管進人門附近處于壓力脈動的影響范圍，因此在壓力脈動的長期作用下發(fā)生疲勞破壞，導致尾水管出現(xiàn)裂縫[10]。圖 1-1 為二灘水電站 3#機組尾水管裂縫示意圖。2009 年薩揚-舒申斯克水電站 2 號機組在超負荷運轉(zhuǎn)后劇烈振動，不久其頂蓋固定螺栓發(fā)生疲勞破壞，最終造成 75 人死亡，10 臺水輪發(fā)電機組受到不同程度的損壞，廠房結(jié)構(gòu)破壞，直接經(jīng)濟損失達 130 億美元[11]。圖 1-2 為薩揚-舒申斯克水電站事故現(xiàn)場圖。

流旋轉(zhuǎn)分量過大所致；該機組在尾水管錐管段有一補氣環(huán)腔，當水流的旋轉(zhuǎn)渦帶作用于該環(huán)腔時，鋼板里襯產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力，長此以往尾水管鋼板里襯在該動態(tài)應(yīng)力的作用下將會產(chǎn)生疲勞破壞，特別是當此交變應(yīng)力頻率接近該段的自振頻率時將產(chǎn)生共振導致鋼板里襯的急速破壞[9]。2012 年二灘水電站 3 號機組尾水管進人門左上方混凝土和鋼襯之間出現(xiàn)了較為嚴重的漏水情況，經(jīng)工作人員的檢查發(fā)現(xiàn)漏水是由 3 號機組尾水管出現(xiàn)了裂紋所致，經(jīng)分析研究得出：該電站在電網(wǎng)中主要承擔調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，機組負荷變化頻繁，經(jīng)常在非設(shè)計工況運行，尾水管中出現(xiàn)尾水管壓力脈動，而尾水管進人門附近處于壓力脈動的影響范圍，因此在壓力脈動的長期作用下發(fā)生疲勞破壞，導致尾水管出現(xiàn)裂縫[10]。圖 1-1 為二灘水電站 3#機組尾水管裂縫示意圖。2009 年薩揚-舒申斯克水電站 2 號機組在超負荷運轉(zhuǎn)后劇烈振動，不久其頂蓋固定螺栓發(fā)生疲勞破壞，最終造成 75 人死亡，10 臺水輪發(fā)電機組受到不同程度的損壞，廠房結(jié)構(gòu)破壞，直接經(jīng)濟損失達 130 億美元[11]。圖 1-2 為薩揚-舒申斯克水電站事故現(xiàn)場圖。

【參考文獻】

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本文編號：2721585