大型水电站厂房振动传递路径研究

发布时间：2020-07-21 13:41

【摘要】：水电站厂房振动研究是非常重要的一项研究课题,它涉及到厂房在运行过程中的结构安全、工作人员舒适度、机组运行等多个重要方面。将厂房结构振动控制在安全范围内是水电站厂房设计的一个重要目标。在水电站厂房设计的早期应该考虑结构振动,研究振动在结构内部的产生、传递及衰减规律,使得结构满足振动安全的要求。本课题正是围绕这一出发点展开的研究,本文的目的是结合结构声强理论和有限元方法找寻厂房结构的主要传递路径并将其应用于厂房振动控制与安全监测。主要工作及所取得的主要研究成果归纳如下:(1)结合弹性力学方程及有限元理论推导了三维结构声强表达式;使用ANSYS的APDL功能编写了参数化设计程序,实现了振动声强的矢量可视化;针对梁-板结构,分析研究了不同条件下结构的振动传递特征,为有限元声强功率流在复杂结构中的应用进行了先行探索。(2)针对坝后式厂房,基于有限元声强功率流方法进行了结构振动传递分析,得到了水电站厂房结构振动的主要传递路径:发电机层楼板、风罩、梁柱的第二象限位置及金属蜗壳、座环附近的结构是振动的主要传递路径,在主要传递路径上合理布筋、适当改变结构形式、使用高阻尼高刚度材料是减振消能的有效措施。(3)结合结构声强理论及有限元方法,以振动声强为参考指标对机组材料参数进行优化,并与原材料参数的声强计算结果进行比较。结果表明,增加大轴、下机架、下机架支臂、顶盖体系等局部结构刚度阻尼、适当减小转子支架至水轮机的刚度阻尼对于机组-机墩体系具有十分明显的减振效果。(4)在厂房结构振动响应实测数据的基础上,不考虑结构精确力学模型的前提下,提出果蝇优化改进GRNN的预测方法,对水电站厂房结构主要振动传递路径的定子基础部位进行了垂向振动预测,满载工况下的预测误差为3.28%,取得了不错的预测效果。本文从结构声强可视化的角度,以理论推导结合数值计算为主,揭示了坝后式水电站厂房的振动传递规律,为复杂结构的振动研究与控制提供了理论依据与参考。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV731;TV312

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本文编号：2764488