三峽電廠引水系統(tǒng)水體共振研究.pdf

1、三峽電廠左岸機組在過速實驗的關機過程中，當活動導葉開度約為4％，轉(zhuǎn)速約為73 rpm時，機組出現(xiàn)了強烈的異常振動現(xiàn)象。經(jīng)分析，振動的頻率是1.359 Hz。其他結構部件的振動雖然有比較高的頻率存在，但都受到了1.359 Hz的影響。 三峽機組在極小開度下的異常振動現(xiàn)象，對機組安全構成了極大的威脅，也是迄今為止尚未報道過的影響。目前的水輪機穩(wěn)定性理論尚無法對此作出解釋，雖然供應商給出了一個解釋，但是這個解釋的根據(jù)并不充分，也不能為

2、業(yè)界一致認可。 根據(jù)實測與理論分析結果的判斷，三峽電廠引水系統(tǒng)出現(xiàn)的異常強烈振動現(xiàn)象可能是由水體共振所引起。本文針對這一論點從以下兩方面進行了深入的研究。 首先從理論上研究了充液管道的固有頻率，給出了壓力管道壓力脈動的控制方程，并由此方程出發(fā)導出了直圓管在開端和閉端條件下的水體固有頻率計算公式。推導過程中分別考慮了管壁變形和剛性壁兩種情況，并分析了影響水體固有頻率的主要因素。利用此理論公式，估計了三峽電廠引水系統(tǒng)的實際固

3、有頻率，所得結果與實測值比較接近，從理論上證實了水體共振引發(fā)異常振動的可能性。 在理論研究的基礎上，采用瞬態(tài)動力響應仿真軟件，按照原型參數(shù)建立三峽電廠引水系統(tǒng)模型，并對水體共振進行數(shù)值模擬。通過分析沖擊載荷引起的水體自由振蕩信號得到水體振蕩主頻率，并在引水管末端用平板的橫向振動引入壓強擾動，觀察到強迫振動頻率接近水體振蕩主頻率時發(fā)生共振，而且在整個引水管內(nèi)的水體都有較強烈響應。本文分別計算了考慮管壁為剛性條件，考慮管壁為彈性可變