南歐江五級電站沖砂底孔振動機理與減振技術研究

羅明清，曹志先，吳玉江

(1.中國電建集團海外投資有限公司，北京，100048；2.武漢大學，武漢，430072)

0 引言

振動是影響電站安全穩定運行的重要問題之一，主要表現在極小擾動就可能引起電站水力系統中任何部位產生很大的壓力振蕩，引起結構劇烈振動、壓力鋼管爆裂、引水隧洞局部破壞等事故。其主要原因有兩類：一類是系統本身不穩定，受到擾動后，擾動會隨時間逐漸增強而不是衰減，并且導致劇烈的壓力和流量振蕩，即為自激振動；二是擾動頻率與水力系統的自振頻率一致或接近，即為水力共振[1]。目前關于振動現象的研究主要以基于ANSYS的結構動力學模擬分析為主，原型數據監測和模型試驗為輔。南歐江五級電站沖砂底孔出現的振動和異響，涉及泄流動邊界流道與閘門面板耦合，需針對性開展振動機理和減振技術研究。

1 概況

1.1 工程概況

南歐江五級水電站位于老撾豐沙里省，裝機容量240MW，采用混凝土重力壩，最大壩高74m，工程于2015年底首臺機組發電，2016年底投產發電。壩段分為左岸非溢流壩段、進水口壩段、沖砂底孔壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段。沖砂底孔壩段采用單孔“龍抬頭”，主要包括底孔、泄槽和挑流坎，孔口尺寸4.0m×5.0m，設計流量481m3/s，壩段剖面如圖1。

圖1 沖砂底孔壩段剖面

1.2 問題簡介

2016年9月，電站沖砂底孔首次開閘沖砂，閘門開度在1.2m及以上時，閘室、主廠房及壩頂強烈震感及出現規律性的錘擊聲。隨后流道檢查發現沖砂底孔流道光滑、完整，但泄槽兩側抗沖磨混凝土墻角出現對稱破壞，下部墻面已經被掏空，結構鋼筋外露，顯現槽狀深坑，底板部分也有不同深度的破壞。……