大型水電站蝸殼及廠房結構動力分析問題探討

張運良

(大連理工大學建設工程學部水利工程學院,遼寧大連 116024)

隨著我國近年來對電力能源的巨大需求以及西部大開發和西電東送戰略決策的持續推進,一大批裝機容量達世界級的巨型水電站已經完建、正在興建或規劃設計中[1-2]。例如,長江流域的三峽和葛洲壩水電站,金沙江流域的溪洛渡、向家壩、白鶴灘、烏東德水電站,瀾滄江流域的小灣、糯扎渡水電站,雅礱江流域的錦屏、二灘、兩河口水電站,黃河流域的拉西瓦水電站,大渡河流域的大崗山、瀑布溝水電站,以及紅水河流域的龍灘等水電站。這些巨型水電站單機容量高,例如三峽、溪洛渡、向家壩等電站單機容量分別達756MW,774MW,800MW,處在可行性研究階段的白鶴灘、烏東德等水電站,單機容量擬為1000MW。在西部水電建設中,我國還約需要百余臺700MW及以上的超大容量機組,水電機組朝著大容量、大尺寸、高可靠性發展已是必然趨勢[3-6]。

由于發展大容量機組可減少裝機臺數,能顯著提高工程效益,并且有利于樞紐的總體布置,為了適應我國大江大河水電開發的需要,國內兩大機組制造廠家東方電機股份有限公司和哈爾濱電機廠有限責任公司目前正加緊對1000MW級機組關鍵技術問題的研究,其中1個突出的問題就是如何保證大尺寸水輪機的安全和穩定運行。對于1000MW級機組,土建方面面臨的問題包括:①水力流道中不穩定流的激振能量會隨著直徑的增大而增大;②流道部件的剛度和固有頻率會隨著直徑的增大而下降,從而使共振的危險性增大;③我國的大江大河水量四季不均,水位大幅度漲落導致水電站水頭變幅很大,造成水輪機偏離最優工況的幾率大幅度增加。……