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随着我国对低水头水力资源开发力度的加大,径流式水电站进入到了一个蓬勃发展的时期。其中,灯泡贯流式水轮机作为径流式水电站中经济适用的主导机型,也得到了更广泛的运用。灯泡贯流式机组的发电机在运行过程中,因制造、安装误差等原因,所产生的偏心转动,将不可避免地引起结构的振动。而振动必将对布置于厂房内,特别是布置于下游侧副厂房内的GIS等电气设备的安全运行产生长期的不利影响。
目前,国内外对水电站厂房的抗振性能研究都主要以“抗”为主,但这难以有效地保护布置于厂房内的、精密的GIS电气设备。利用对水电站厂房坝段进行动力特性及抗振性能分析,可以有效地了解电气设备所处位置的振动特点,进而采用合理可行的隔振防护措施。
本文结合某一工程实例,利用结构通用分析软件,依照结构实际尺寸,在考虑发电机偏心运行以及轴系产生动挠度时,对结构的振动特性进行模拟,从而分析对GIS设备集中成组后,进行设置隔振层减振保护的可行性。
本文的主要内容和结论如下:
(1)介绍了灯泡贯流式水电站厂房结构的振动问题的发展及研究现状,并简述结构动力分析和振动控制的基本理论。
(2)以某实际工程为例,利用大型有限元软件模拟灯泡贯流式水电站厂房结构。通过模态计算分析,得到了水电站结构的自振特性,分析讨论了建立隔振层前后的动力性能。
(3)分析水力发电机组在转子偏心和轴承产生动挠度时,发电机组在开机或停机过程中的振动特性,为后续动力响应的研究提供依据。
(4)分别采用谐响应分析和瞬态动力分析对灯泡贯流式水电站副厂房,在一台机组、两台机组运行(即简谐荷载任意组合作用)时,随频率(时间)变化的位移、速度反应出的共振区域。并对比分析了简谐载荷作用下,副厂房楼板处的动力响应。
(5)对比设置橡胶支座前后模型的动力响应分析。表明:设置橡胶支座能够有效提高GIS设备长期运行的可靠性。