水电站厂房多机组段振动相互影响研究

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1、水电站厂房多机组段振动相互影响研究ResearchontheVibrationInteractionofMulti-UnitSegmentsofHydropowerHouse(申请硕士学位)学科专业：水利工程研究生：白冰指导教师：王海军副教授天津大学建筑工程学院二零一五年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对

2、本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要水电站厂房振动是影响水电站厂房及机组安全平稳运行的重要因素，厂房

3、振动与电站正常运行以及相关人员的人身安全密切相关。已建成的国内外诸多电站均出现了振动诱发的安全问题。此外，由于现代电站的装机容量越来越大，水头不断增高，使得水电站的振动问题愈发凸显。诸多学者已经在厂房振动方面做了许多工作，但对于水电站厂房机组段间振动的影响规律研究较少。因此，本课题通过对实测数据分析以及有限元数值模拟方法进行研究。研究的主要内容及结论归纳如下：(1)由相邻机组段间振动实测数据分析可知，以尾水涡频、机组转频等低频或者蜗壳不均匀流场诱发的激振频率为主频的振动是对相邻机组段间振动产生影响的主要原因。(2)通过对

4、不同水头工况下的实测数据分析可知，中水头时，机组和厂房结构受相邻机组段振动的不利影响不大；高、低两种水头时，机组和厂房结构受相邻机组段振动不利影响较大。(3)数值模拟与实测数据对比分析结果表明，蜗壳不均匀流诱发的激振频率是机组段间各结构部位振动变化所对应的优势频率之一，地基是相邻机组段间振动的相互传播主要通道。此外，在原型观测中低频的振动频率在部分测点起到了较大作用，这与数值模拟的结果有些出入，这是因为相邻机组段振动影响，除了激振荷载通过地基等相互传递影响之外，相邻尾水管及其下游水体之间的水力干扰也是因素之一。(4)采用

5、三维有限元数值模拟方法分析可知，不同材料参数对水电站厂房结构振动影响各不相同。基岩弹性模量每增加10%，水电站厂房结构部位振幅减小约10%~12%；混凝土弹性模量每增加10%，振幅减小约2%~3%；阻尼比对水电站厂房结构部位振幅的几乎没有影响。由此可见，各材料参数对受邻机激振荷载作用的水电站厂房结构振幅影响大小依次为：阻尼比<混凝土弹性模量<基岩弹性模量。关键词：水电站；厂房振动；原型观测；数值模拟；谐响应分析ABSTRACTThevibrationisanimportantfactorinthesafeoperatio

6、nofhydropowerhouseanditsunitsegments.Vibrationproblemsaredirectlyrelatedtothenormaloperationofhydropowerstationandpersonnelsafety.Alotofsafetyproblems,whichresultsfromthevibrationproblem,havebeengeneratedinmanydomesticandinternationalbuilthydropowerstationsandsom

7、eofthemhadalsocausedsignificantdamage.Besidesthat,duetothecapacityofmodernhydropowerstationislargerandlargerandthewaterheadishigherandhigher,thevibrationproblemofhydropowerstationhasbeenincreasinglyhighlighted.Manyscholarshavedonemuchworkaboutthevibration,butther

8、earefewresearchespublishedonthevibrationinteractionofmulti-unitsegmentsofhydropowerhouse.Therefore,thispaperisstudiedbasedonmeasureddataanalysisandnumericalsim