大型空冷结构体系抗震性能优化研究

发布时间：2020-08-01 15:34

【摘要】：原有空冷结构体系是钢桁架-群柱结构体系,作为空冷凝器设备的主要支撑结构,其安全性关系着火电厂的正常工作。基于现有钢桁架-群柱结构体系存在抗侧力单一和钢桁架竖向挠度过大等问题,提出在钢桁架下弦与管柱上部增设钢支撑的局部加固方案。采用有限元软件ANSYS对原型结构体系和局部加固结构体系分别建立计算模型,开展动力特性和抗震性能计算分析对比,得出局部加固结构体系的优越性,为钢桁架-群柱结构体系优化设计提供基础性数据和设计建议。本文主要进行了如下研究:(1)通过大量文献的阅读整理,分析现有的空冷结构体系的优缺点,在此基础上提出加固方案,即在钢桁架下弦与管柱上部增设钢支撑。根据设置位置进行试算,选择最佳方案。(2)对原型结构体系和局部加固结构体系进行基本受力性能分析,主要包括结构在自重、设备荷载、活荷载、雪荷载等竖向荷载作用下的受力性能分析。通过两种结构体系对比,得到局部加固结构体系在抗侧移、抗扭转的优越性。(3)建立原型结构体系与局部加固结构体系有限元模型,对其进行模态分析、非线性地震时程反应分析,研究结构的自振频率、钢桁架上部位移,悬挑端挠度、钢桁架下弦杆内力、柱顶位移,将两种结构的计算结果对比分析。原型结构的前三阶振型频率接近,扭转效应明显,在结构设计时应着重考虑。优化后的结构体系振型级差加大,结构自振频率和整体刚度均有提高,地震作用下结构位移反应减小,桁架悬挑端挠度减小,较好地解决了原型结构体系抗侧力单一和桁架悬挑端挠度过大等问题,可为钢桁架-群柱结构体系优化设计提供基础性数据和设计建议。(4)当地震加速度为100gal时,局部加固结构柱顶侧移角为1/1599;此时结构处于弹性工作阶段,管柱并无损伤。满足结构抗震水准设防要求。当峰值加速度为200gal时,相当于8度设防地震作用下,局部加固结构柱顶侧移角为1/611,此时结构的侧移角不大,但是结构的管柱开始开裂,刚度也有所下降。当峰值加速度为400gal、600gal时,管柱损伤加重,刚度逐渐下降,但是依然满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震三水准设防要求。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11
【图文】：

直接空冷,工艺原理

选题背景及研究意义火力发电是我国主要的发电形式，火力发电是及其浪费水、污染水的形式。而我重且干旱范围广，水资源短缺是我国面临的严重问题，由于我国淡水资源有限，和工业用水造成大量水资源浪费、污染以及气候变暖、降水减少等[1]。随着工业扩大，工业用水量不断增大，这种制约显得愈加明显[2]。我国水资源紧张，可用源有限，人均用水量不足世界人均的 1/32。因此，在工业生产中实施节水战略水是非常紧迫的也是必须的，也符合我国可持续发展得发展战略[2]。针对这种现从 20 世纪 60 年代中期开始研究直接空冷技术，在工业企业中采用新型节水工艺国家可持续发展战略所必须的[3]。直接空冷工艺是大型火力发电厂采用的一种新型节水型工艺[4]，整个冷却过程都系统内进行的，不存在水浪费和排污等问题，没有循环水损失，也不会造成局部（图 1-1，图 1-2）。该工艺将汽轮机排出的乏气通过大直径蒸汽管道输送到室汽器各单元管束上部的蒸汽管，再从上往下流经主管束，直接与管束下面安装的机产生的冷却空气进行热交换，最后冷凝形成水再经泵送回汽轮机，使其循环利

空冷设备,细部

湿式冷却塔,直接空冷机组,机组

图 1-3 2×600MW 直接空冷机组与湿式冷却塔机组的比较Fig.1-3 Comparison between direct air cooling unit and wet cooling tower unit.地区是我国主要的大型产煤区，也是火力发电厂主要集中地。华北、西家政策严格要求限制采用地下水和黄河表面水[5]。直接空冷工艺不但节方地区用水紧张的问题，而且节约水资源、符合可持续发展战略要求。纯是一个科学技术问题，还是一个具有引导性和全局性的战略问题；它换的关键性技术之一[6-7]。随着我国对空冷技术政策的放开、鼓励及空济、快捷等优点的提现，空冷技术将会为社会创造更多的效益，其会更厂，发展前景也更为广阔、光明[8-9]。图 1-4 为未来 10 年国内火电结构

【参考文献】