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随着水电事业的蓬勃发展,水轮发电机组的容量和尺寸日趋增大,由此诱发的水电站厂房结构振动问题也日益突出。目前,对于水电站振动问题在结构动力特性,振源识别、振动响应预测等方面仍存在很多不足,特别是对于双排机水电站厂房,由于体系的特殊性和复杂性,相关的动力研究更显不足,在双排机所特有的机组联合运行特性等方面的研究几乎是空白。因此,对该问题作进一步的深入探讨十分必要。本文依据李家峡双排机水电站等大型水电站的真机试验数据,结合正反两方面分析,对水电站振动问题开展研究。主要研究内容如下:(1)对机械、电磁、水力等三方面荷载的合理作用机制及特性进行分析。重点探讨了尾水涡带对厂房结构的作用,根据尾水管点压力脉动,推求出整个锥管面压力脉动分布,进而提出涡带的合理模拟方法。(2)根据双排机水电站厂房现场测试成果,对振源进行识别;找出影响厂房结构振动的最为主要的动荷载,从量级上评估水电站厂房振动问题中的各种动荷载的作用效果。(3)基于动力学原理分析停机过程中结构振动及荷载的变化,将机组测试与结构测试成果相结合,并充分利用小波分析的优点,提出一种应用停机过程识别厂房支承结构动力特性的方法。(4)对双排机水电站中双排布置的上下游机组单独运行时的稳定性规律和厂房结构振动情况进行研究,找到上下游机组单独运行时的差异,在此基础上进一步分析双机联合运行时的运行特性和厂房结构振动响应,总结不同负荷组合情况下的上下游机组相互影响规律,为双排机电站运行提供依据。(5)分析水电站正常运行时水压脉动、机组垂向振动、厂房结构垂向振动之间的位移与频率关系,确定垂向动荷载的来源。在此基础上,基于实测资料对厂房结构进行三维有限元反馈分析,提出了一种计算厂房结构垂向动位移的方法。对多个大型电站工程的振动响应研究表明,采用该方法的计算结果较规范提供的计算方法更加接近实测值。(6)分析了机组起动过程中的轴向力、扭矩、不平衡力等几种主要荷载的变化情况,提出一种计算开机过程中厂房结构动力响应的方法。