水电站拦污栅结构动力特性及抗振研究综述.pdf

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1、第35卷第11期人民黄河Vo1．35，No．112013年11月YELIDWRIVERNOV．．2013【水利水电工程】水电站拦污栅结构动力特性及抗振研究综述祁林攀，辛勇军，李岗(西北勘测设计研究院，陕西西安710065)摘要：根据国内外水电站拦污栅设计研究成果，论述了拦污栅设计应考虑的荷栽及其动力分析过程。拦污栅的动力特性与水流流态、进水口水工建筑物体形、漂浮物的性质和数量、过栅流速以及机组流量等多种因素有关。拦污栅在各种工况下呈现着复杂的动态特性，从流体力学及结构动力学角度出发，通过分析拦污栅结构的动力特性，研究其抗振设计方法是今后的研究方向。关键词：

2、拦污栅；动力特性；抗振设计中图分类号：TU991．16文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000-1379．2013．11．031AnalysisonDynamicCharacteristicandAnti—VibrationDesignofTrashRackofHydropowerStationQILin-pan，XINYong-jun，LIGang(XibeiEngineeringCorporation，Xi’an710065，China)Abstract：Accordingtothedomesticandforeignresearc

3、hresultsofthetrashrackdesignofhydropowerstation，designloadanditsdynamicanaly—sisduringthetrashrackdesignWasdiscussed．Thedynamiccharacteristicsisrelevanttoflowpattern，shapeofhydraulicstructuresofwaterinlet，natureandquantityoffloatingobjects，flowvelocityacrosstrashtrack，dischargeacr

4、osstrashtrackandotherfactors．Thetrashrackhascomplexdynamiccharacteristicsundervariousworkingconditions．Therefore，itwasessentialtoanalyzethedynamiccharacteristicsandanti—vibrationdesignmethodoftrashrackfromtheviewoffluidmechanicsandstructuraldynamics．Keywords：trashrack；dynamicchara

5、cteristics；anti—vibrationdesign水电站拦污栅可拦阻可能进入机组的污物，如水草、树枝、载传给支承梁系结构，再传至栅槽埋件。支承梁系结构主要包杂木和生活拉圾等，保护水轮机、闸门以及阀等设备，并保证水括主横梁、边梁、斜撑等。拦污栅所受荷载除自重外，主要是污工建筑物、水轮发电机或水泵安全运行。拦污栅的正常运行与物堵塞后在栅前后的水位差产生的荷载，按照《水利水电工程水流流态、进水口水工建筑物体形、漂浮物的性质和数量、过栅钢闸门设计规范》一般按2—4m水头考虑，特殊情况应适当加流速、机组流量等因素有关，携带各种污物的高速水流通过时，大压差

6、。另外，拦污栅还承受起吊荷载、清污荷载、漂浮物撞击拦污栅呈现复杂的动力特性，其实际承受的荷载及边界条件较力等荷载。复杂，难以精确量化，同时面临着振动、阻塞和锈蚀等问题。振水流通过时，拦污栅呈现着复杂的动力特性。拦污栅振动动引起的拦污栅破坏在国内外并不少见。堵塞和锈蚀既损失主要取决于两个因素，一是栅条所受的水力激振力，二是栅条电能，又对拦污栅动力特性极为不利，严重威胁拦污栅的安全。的固有频率。水力激振力是水流通过拦污栅时栅条尾部脱流拦污栅结构布置、体形等相对于坝体、厂房和闸门而言显得简产生的卡门涡街引起的横向激振力，其频率随流速的加快而增单，不易引起设计人员

7、的重视，容易存在设计缺陷。拦污栅制高，当该激振力的频率与拦污栅的固有频率一致或接近时，将造和安装质量以及后期拦污栅运行中监测和管理同样直接影引起拦污栅共振，从而可能导致拦污栅破坏。栅条的自振频率响着拦污栅的运行安全。主要取决于栅条的尺寸、形状、连接方式等。另外，锈蚀和阻塞笔者结合国内外研究成果和工程实例，论述了拦污栅的结也对栅条的自振频率有一定的影响。构动力特性和抗振设计思路，从拦污栅设计、制造、安装及运行等多个方面探索避免拦污栅发生动力破坏的途径。拦污栅运行过程中要经历从零流量到设计流量的过程，相收稿日期：2013—05—121动力特性作者简介：祁林攀(

8、1987一)，男，甘肃西和人，工程师，主要从事钢结构设计工作。拦污