青銅峽水電站尾水管中墩改造結構模型試驗與計算研究.pdf

1、上世紀五、六十年代，我國興建了許多水電站，這些水電站，至今依然為國家的經濟建設發揮著巨大作用。但是經過幾十年的運行，這些電站都存在著不同的的問題，比如裂縫、振動等，此外，還面臨著增容擴容等問題。如何確保這些老電站安全高效運行，如何對老電站進行技術改造，應該進行必要的論證。 本文結合黃河青銅峽水電站實際工程，對老電站技術改造進行了全面的技術可行性論證。所研究的雖然是個案，但是研究的方法和手段具有普遍性和共性。通過建立青銅峽水電站的

2、整體結構試驗模型、有限元計算模型、水流數值模擬計算模型，全面分析了尾水管中墩改造和水輪機更換對電站結構和水流帶來的影響。同時還分析研究了由水力機械和電氣三方面原因引起的18種振源，根據分析結果進行了共振校核以及分析技改對共振范圍的影響，并針對共振校核中出現的問題，提出了幾點建議。另外，對青銅峽電站結構上所特有的平壓水箱進行了再研究，反思了原來的設計思想，總結了幾十年來對此問題的研究成果。本文在這些方面得出如下主要結論：(1)從試驗和計算

3、的結果分析來看，尾水管中隔墩技術改造，受其影響相對最大的部位就是尾水管，特別是需要拆除的中墩頭所在部位；但是技術改造并不會給尾水管頂板和底板的鋼筋配筋量帶來變化；按現行規范計算，尾水管底板原有鋼筋量存在不足。試驗過程中通過模擬快速施工的方法測試自重應力取得理想效果。 (2)水電站廠房容易與由推力瓦制造不良引起的激振力和由蝸殼不均勻流場引起的激振力發生共振，尤其是當機組出力需要經常大幅度變化時，更要引起注意。對此，需要從水輪發電機

4、和蝸殼流道的設計、制造、安裝等方面加以解決，同時，也應盡量避免在某些可能產生強烈振動的負荷區運行。尾水管技術改造對電站廠房自振頻率有影響，但是影響不大。比較而言，更換了水輪機很有可能擴大了共振頻率的范圍。這個問題值得重視。 (3)平壓水箱對改善某些部位的應力狀態有一定的作用，但是并沒有原設計考慮的那么明顯，加強對平壓水箱的現場觀測，結合計算和試驗，是比較合理的選擇。 (4)尾水管出流不均勻現象得到驗證。中墩技術改造對改善