發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 00:38

【摘要】：水電站機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)耦聯(lián)作用復(fù)雜,既有線性的,又包括非線性的,振動(dòng)涉及水力、機(jī)械、電磁等多方面的因素。本文基于國(guó)內(nèi)一大型水電站地下廠房原型觀測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)水電站機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)耦聯(lián)動(dòng)力特性和振源傳遞路徑識(shí)別問(wèn)題展開(kāi)研究。主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)主振源分析。計(jì)算了各類振源的理論頻率,以此為依據(jù)對(duì)實(shí)測(cè)振源進(jìn)行了分類;從機(jī)組與結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)主次頻統(tǒng)計(jì)分析、不同振源成分能量占比分析兩個(gè)方面來(lái)研究該電站機(jī)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(dòng)、機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)、蝸殼不均勻流。(2)機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)耦聯(lián)動(dòng)力特性研究。從機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)順河向和垂向振動(dòng)隨負(fù)荷變化規(guī)律、順河向和垂向振動(dòng)在不同負(fù)荷下的相關(guān)性系數(shù)、順河向和垂向振動(dòng)時(shí)頻域相關(guān)關(guān)系三個(gè)方面來(lái)研究機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)之間復(fù)雜的耦聯(lián)振動(dòng)關(guān)系。研究結(jié)果表明:機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)垂向振動(dòng)的同步性和相關(guān)性較強(qiáng),垂向振動(dòng)在尾水低頻脈動(dòng)頻域范圍內(nèi)相關(guān)性明顯,尾水低頻脈動(dòng)對(duì)機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)之間垂向耦聯(lián)振動(dòng)影響較大;機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)順河向振動(dòng)的同步性和相關(guān)性相對(duì)較弱,順河向振動(dòng)在轉(zhuǎn)頻及尾水低頻脈動(dòng)頻域范圍內(nèi)相關(guān)性明顯,機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)和尾水低頻脈動(dòng)對(duì)機(jī)組和廠房結(jié)構(gòu)之間順河向耦聯(lián)振動(dòng)影響較大。(3)尾水渦帶和轉(zhuǎn)頻及其倍頻信號(hào)振動(dòng)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(shí)現(xiàn)水電站廠房振動(dòng)傳遞路徑的識(shí)別。研究表明:(a)尾水渦帶引起的垂向振動(dòng)主要傳遞路徑是:頂蓋→機(jī)墩(定子基礎(chǔ)、下機(jī)架基礎(chǔ))→發(fā)電機(jī)層樓板;機(jī)組為250MW時(shí),尾水渦帶信號(hào)在頂蓋→定子基礎(chǔ)、頂蓋→下機(jī)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(jī)層樓板、下機(jī)架基礎(chǔ)→發(fā)電機(jī)層樓板之間的傳遞率分別為23.5%和16.1%;(b)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)引起的下機(jī)架位置的順河向振動(dòng)主要傳遞路徑是:下機(jī)架→機(jī)墩(下機(jī)架基礎(chǔ)、定子基礎(chǔ))→電氣夾層柱子;機(jī)組以額定功率運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)頻及其倍頻信號(hào)在下機(jī)架→下機(jī)架基礎(chǔ)、下機(jī)架→定子基礎(chǔ)、定子基礎(chǔ)→電氣夾層柱子、下機(jī)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(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】：2018
【分類號(hào)】：TV734
【圖文】：

流旋轉(zhuǎn)分量過(guò)大所致；該機(jī)組在尾水管錐管段有一補(bǔ)氣環(huán)腔，當(dāng)水流的旋轉(zhuǎn)渦帶作用于該環(huán)腔時(shí)，鋼板里襯產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力，長(zhǎng)此以往尾水管鋼板里襯在該動(dòng)態(tài)應(yīng)力的作用下將會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞，特別是當(dāng)此交變應(yīng)力頻率接近該段的自振頻率時(shí)將產(chǎn)生共振導(dǎo)致鋼板里襯的急速破壞[9]。2012 年二灘水電站 3 號(hào)機(jī)組尾水管進(jìn)人門(mén)左上方混凝土和鋼襯之間出現(xiàn)了較為嚴(yán)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(hào)機(jī)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(dān)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，機(jī)組負(fù)荷變化頻繁，經(jīng)常在非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，尾水管中出現(xiàn)尾水管壓力脈動(dòng)，而尾水管進(jìn)人門(mén)附近處于壓力脈動(dòng)的影響范圍，因此在壓力脈動(dòng)的長(zhǎng)期作用下發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致尾水管出現(xiàn)裂縫[10]。圖 1-1 為二灘水電站 3#機(jī)組尾水管裂縫示意圖。2009 年薩揚(yáng)-舒申斯克水電站 2 號(hào)機(jī)組在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)后劇烈振動(dòng)，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(tái)水輪發(fā)電機(jī)組受到不同程度的損壞，廠房結(jié)構(gòu)破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 130 億美元[11]。圖 1-2 為薩揚(yáng)-舒申斯克水電站事故現(xiàn)場(chǎng)圖。

流旋轉(zhuǎn)分量過(guò)大所致；該機(jī)組在尾水管錐管段有一補(bǔ)氣環(huán)腔，當(dāng)水流的旋轉(zhuǎn)渦帶作用于該環(huán)腔時(shí)，鋼板里襯產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力，長(zhǎng)此以往尾水管鋼板里襯在該動(dòng)態(tài)應(yīng)力的作用下將會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞，特別是當(dāng)此交變應(yīng)力頻率接近該段的自振頻率時(shí)將產(chǎn)生共振導(dǎo)致鋼板里襯的急速破壞[9]。2012 年二灘水電站 3 號(hào)機(jī)組尾水管進(jìn)人門(mén)左上方混凝土和鋼襯之間出現(xiàn)了較為嚴(yán)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(hào)機(jī)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(dān)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，機(jī)組負(fù)荷變化頻繁，經(jīng)常在非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，尾水管中出現(xiàn)尾水管壓力脈動(dòng)，而尾水管進(jìn)人門(mén)附近處于壓力脈動(dòng)的影響范圍，因此在壓力脈動(dòng)的長(zhǎng)期作用下發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致尾水管出現(xiàn)裂縫[10]。圖 1-1 為二灘水電站 3#機(jī)組尾水管裂縫示意圖。2009 年薩揚(yáng)-舒申斯克水電站 2 號(hào)機(jī)組在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)后劇烈振動(dòng)，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(tái)水輪發(fā)電機(jī)組受到不同程度的損壞，廠房結(jié)構(gòu)破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 130 億美元[11]。圖 1-2 為薩揚(yáng)-舒申斯克水電站事故現(xiàn)場(chǎng)圖。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2721585