水電站圓筒式機(jī)墩垂直振幅復(fù)核計(jì)算分析

羅乾坤 鄧瞻

【摘 要】機(jī)墩是立式水輪發(fā)電機(jī)的重要支承結(jié)構(gòu)，根據(jù)規(guī)范要求，大型水電站機(jī)墩均需進(jìn)行垂直振幅的復(fù)核驗(yàn)算，本文以西南某大型水電站為例，對其圓筒式機(jī)墩結(jié)構(gòu)采用規(guī)范推薦的方法進(jìn)行垂直振幅的復(fù)核計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明在正常運(yùn)行工況下，機(jī)墩豎向動荷載的頻率分別按轉(zhuǎn)頻和水力沖擊頻率計(jì)算時，機(jī)墩的垂直振幅分別為0.117mm和0.001mm，均未超過0.15mm，滿足規(guī)范要求。

【關(guān)鍵詞】機(jī)墩；垂直振幅；正常運(yùn)行；轉(zhuǎn)頻；水力沖擊頻率

0 前言

機(jī)墩是立式水輪發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)，其底部固結(jié)在水輪機(jī)層大體積混凝土或蝸殼層頂板上，上部與風(fēng)罩或發(fā)電機(jī)層樓板連接。上部荷載通過機(jī)墩傳到基礎(chǔ)上 。機(jī)墩受到各種靜荷載和動荷載的作用，振動問題較為突出，劇烈和異常的振動直接威脅到水電站廠房的安全，《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（NB 35011-2016）對圓筒式機(jī)墩強(qiáng)迫振動的最大振幅做了如下規(guī)定：豎向振幅在標(biāo)準(zhǔn)組合時不大于0.15mm；水平橫向與扭轉(zhuǎn)振幅之和在標(biāo)準(zhǔn)組合時不大于0.20mm。

本文以某大型水電站為例，采用規(guī)范推薦的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法對其圓筒式機(jī)墩的垂直振幅進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

1 、基本假定

（1）將機(jī)墩圓筒本身的重量，用一個作用于筒頂?shù)募匈|(zhì)量（相當(dāng)質(zhì)量，機(jī)墩混凝土的全部質(zhì)量的0.35倍）來代替，使在此集中質(zhì)量作用下的單自由度體系的振動頻率與原來多自由度體系的最小頻率接近。其中第一（最?。╊l率是實(shí)際工程中需要的頻率；

（2）機(jī)墩的振動作為單自由度體系振動計(jì)算，在計(jì)算動力系數(shù)和自振頻率中，假定無阻尼作用；

（3）機(jī)墩的振動為在彈性范圍內(nèi)的微幅振動，力與變位之間服從胡克定律；

（4）結(jié)構(gòu)振動時的彈性曲線與在靜質(zhì)量荷載作用下的彈性曲線形式相似，從而可用“動靜法”進(jìn)行動力計(jì)算。

3、結(jié)論

選取了對應(yīng)蝸殼進(jìn)口斷面作為典型斷面對機(jī)墩的垂直振幅時進(jìn)行復(fù)核。計(jì)算結(jié)果表明：在正常運(yùn)行工況下，機(jī)墩豎向動荷載的頻率分別按轉(zhuǎn)頻和水力沖擊頻率計(jì)算時，機(jī)墩的垂直振幅均未超過0.15mm，滿足規(guī)范規(guī)定的控制標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：羅乾坤（1984-），男，湖北十堰人，碩士，工程師，主要水電站廠房設(shè)計(jì)工作