水電站圓筒式機墩垂直振幅復核計算分析

羅乾坤 鄧瞻

【摘 要】機墩是立式水輪發電機的重要支承結構，根據規范要求，大型水電站機墩均需進行垂直振幅的復核驗算，本文以西南某大型水電站為例，對其圓筒式機墩結構采用規范推薦的方法進行垂直振幅的復核計算，計算結果表明在正常運行工況下，機墩豎向動荷載的頻率分別按轉頻和水力沖擊頻率計算時，機墩的垂直振幅分別為0.117mm和0.001mm，均未超過0.15mm，滿足規范要求。

【關鍵詞】機墩；垂直振幅；正常運行；轉頻；水力沖擊頻率

0 前言

機墩是立式水輪發電機的支承結構，其底部固結在水輪機層大體積混凝土或蝸殼層頂板上，上部與風罩或發電機層樓板連接。上部荷載通過機墩傳到基礎上 。機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，《水電站廠房設計規范》（NB 35011-2016）對圓筒式機墩強迫振動的最大振幅做了如下規定：豎向振幅在標準組合時不大于0.15mm；水平橫向與扭轉振幅之和在標準組合時不大于0.20mm。

本文以某大型水電站為例，采用規范推薦的結構力學方法對其圓筒式機墩的垂直振幅進行復核計算。

1 、基本假定

（1）將機墩圓筒本身的重量，用一個作用于筒頂的集中質量（相當質量，機墩混凝土的全部質量的0.35倍）來代替，使在此集中質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（最小）頻率是實際工程中需要的頻率；

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

（3）機墩的振動為在彈性范圍內的微幅振動，力與變位之間服從胡克定律；

（4）結構振動時的彈性曲線與在靜質量荷載作用下的彈性曲線形式相似，從而可用“動靜法”進行動力計算。

3、結論

選取了對應蝸殼進口斷面作為典型斷面對機墩的垂直振幅時進行復核。計算結果表明：在正常運行工況下，機墩豎向動荷載的頻率分別按轉頻和水力沖擊頻率計算時，機墩的垂直振幅均未超過0.15mm，滿足規范規定的控制標準。

參考文獻：

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