工厂混凝土结构单元剖面

来源:华文易迅 时间:2023-10-05 09:00:02

抽蓄能电站是把低负荷阶段的电能，以势能形式抽水到上游水库，然后在高负荷期把水排到下游水库发电，在调峰填谷、应急备用、调频调相等方面起到了重要作用。与常规水电站相比，抽水蓄能电站具有水头高、转速高、双向运行等特点。所以，抽水蓄能电站的振动问题比常规水电更加突出。许多研究者对抽水蓄能电站厂房结构振动展开的研究主要是试验模态分析和有限元模式分析。

第一种模式及工况。

1.1计算模式

将4#、5#机组两部分作为研究对象，建立了双机组厂房的有限元模型。各单元段之间采用5cm宽的防振缝，4#段在左侧，其下游侧为柱状结构，右侧为5#单元段，上游为实心墙结构。模式为上、下游实体墙结构，上、下游大体积混凝土与围岩紧密贴合，厂房底部及四周均为90m范围内围岩，围岩四周采用粘弹型人工边界模拟，围岩四周采用粘弹人工边界模拟。该计算模式的总坐标系以4#机组水轮机安装高度处为原点，垂直竖向为Z轴，向上为正；横纵为X轴，左为正；水平横向为Y轴，向上游为正。工厂混凝土结构单元剖面如图1所示。表格1列出了模型中的材料参数，如蜗壳层下面为C25，其余部分为C30。

1.2有限元模型边界条件。

(1)模态分析：在厂房的底部设置一个固定的限制，它与基岩接触的位置设置为弹性边界条件(抗力系数为80kg/cm3)；两厂房的分隔有自由边界。(2)谐振响应分析：负荷主要是由于转轮不平衡激励和导叶间动静态干涉引起的压力波动；计算模型约束与模态分析一致。螺杆壁面上受力干涉时，蜗壳内动干涉产生的压力波动，载荷幅值为10000Pa，厂房整体结构阻尼比为0.05。

1.3载荷与情况的综合计算。

该方法只考虑到水轮机流道内的脉动压力，4#、5#机组根据水轮机模型试验资料，每一次都选择了幅度较大的水轮机运行工况和水泵运行工况。在不存在压力波动的时间历程曲线的情况下，可以近似地假定每个测点上压力波动占主导频率的简谐振动。转换后的样机各测点的脉动压幅及频率。

2工厂谐振反应的结果。

2.1GA+BP人工神经网络。

用正演法计算出的位移U值与实测的位移Um相差最小，而通过位移反演分析可以解决数学规划的最优化问题。在洞室施工过程中，存在着时间和空间的影响，存在着高度的复杂性和非线性；碰巧神经网络可以根据对象的输入和输出数据建立模型，不需要对象的先验知识和复杂的数学公式推导，而且，通过合适的训练算法能够达到网络学习精度的目标。BP网络是应用最为广泛的神经网络，已被证明有一个隐含层BP网络模型，能逼近任何非线性函数，因此可用来模拟非线性系统。考虑到岩体力学问题的复杂性，BP算法的误差空间为非线性.多极值，容易陷入局部最优。所以需要借助遗传算法来优化网络结构和初始权值，使遗传算法的全局寻优能力与BP算法的局部寻优能力有效地结合起来。基因算法是一种模拟达尔文的自然选择理论和自然进化过程的计算模型。利用简单的编码技术来表达各种复杂的结构，通过简单的遗传运算和优胜劣汰的自然选择引导着人们的学习和寻找方向。该算法从原始群体出发，利用适应值比选择策略对现有种群进行选择，利用杂交和变异产生新一代种群。这样仿效生命的进化，进化到一代又一代，直到满足终结的预期条件。

2.2、Ⅳ级。

分析圆形隧洞Ⅲ级围岩在每一次强度折减系数下，其塑性区变形特征和最大位移特性，并根据各强度折减系数，分析圆形隧洞围岩塑性区变形特征和最大位移特性，确定安全系数。(1)当围岩塑性区强度折减系数kk为1.1.1.3.1.4.1.5时，与Ⅲ、Ⅳ级围岩相比，Ⅰ、Ⅱ级围岩的塑性区变化不明显，在进行强度折减时，存在明显的差异。随着强度折减系数的增大，隧道周边塑性变形区范围逐渐增大；Ⅲ级围岩本身稳定性差，当折减系数相同时，隧洞Ⅲ级围岩塑性变形区范围和变形速度总体上都显著高于前两级围岩。在降强系数k=1.5的情况下，隧洞底拱、两壁处塑性变形区出现了明显的穿插现象，岩体稳定度迅速下降。(2)在各强度折减系数下，最大位移量变化圆形隧洞中最大位移量和边墙处最大位移量的变化规律。

2.3优化保温方案。

从根本上解决了发电电机定子端绝缘方式的设计缺陷，决定用手包绝热方式改变末端绝缘。在此基础上，对定子绝缘端部的线杆和接头的绝缘工艺进行了改进，使其成为了手包绝缘的一部分。如果把所有绝缘盒都换成手包绝缘，将会缩短异相间线杆并头绝缘距离，从而产生安全隐患，所以将相邻两个绝缘盒中的一个换成手包绝缘，另一个用绝缘盒填充环氧材料。这就完全解决了爬电.相间短路的问题。

结束语

以抽水蓄能电站地下厂房为例，建立了模态-谐响应联合分析模型，本文对不平衡激力和动态干涉加载条件下厂房结构的自振特性进行了研究。研究发现：(1)厂房整体结构的一阶振型频率范围为16.4~17.5Hz，同旋转频率、压力脉动频率和其二倍频有一定的差距，满足了抗共振错开的要求。(2)在有动静干涉作用下的压力波动(75Hz)工厂立柱局部谐振明显，其中水轮机层柱的振幅最大，幅度达到0.76μm。(3)在二倍频载荷(150Hz)5号.7和8号机组厂房振动最剧烈的部位出现在水轮机层楼板处，最大振幅为0.72μm，最大振幅为0.94μm。(4)虽然厂房的整体结构没有共振，但局部的谐振对厂房的稳定性有一定的影响，建议对其局部谐振结构进行强度校核，以避免厂房结构的破坏。(5)单机运行时，其相邻单元部分的流道脉动压力激发的最大均方根加速度值为0.133m/s2。在双机运行中，由于单机组流道脉动压力所引起的相邻机组部分楼板平均加速度的最大增量为0.003m/s2，而均方根加速度只有0.35%。就振动加速度而言，机组流道内的脉动压力对相邻单元段结构的振动也无明显干扰。