充水保压蜗壳对减少机组振动2

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发电机上机架千斤顶推力;正常运行时温度影响力;施工荷载施工时发电机安装调圆时千斤顶传给风罩的推力。,47,1)薄壁圆筒,将风罩取为薄壁圆筒,按轴对称力矩理论计算,内力。圆筒的约束情况为:底部固结,顶部那么,视与发电机楼板的连接方式而定。,2) ,形框架,风罩与发电机楼板整体连接时,可以在风罩上,切取圆周向为单宽的竖向杆件,连同楼板组合,成,形框架,竖杆底部为固结。,(2),计算方法,:,48,3,、钢筋配置,风罩配置竖向和环向钢筋,,都是内外壁各布置一层。,环向筋一般为,1020mm,,,间距为,2025cm,。,竖向筋一般为,1630mm,,,间距为,1620cm,。,49,根据金属蜗壳外围混凝土构造的受力情况,可分为三种构造形式。,1、钢蜗壳外铺设垫层后浇筑外围混凝土简称垫层蜗壳;,2、钢蜗壳在充水保压状态下浇筑外围混凝土简称充水保压蜗壳;,3、 钢蜗壳外直接浇筑混凝土,既不设垫层,也不充内压简称完全联合承载蜗壳。,第六节 金属蜗壳,构造形式,50,蜗壳与外围混凝土构造示意图,充水保压蜗壳,垫层蜗壳,51,钢蜗壳外包垫层与混凝土隔开的构造,以往在我国和苏联普遍采用,只要钢蜗壳的材料选择正确,工艺与安排措施适当,蜗壳是可以平安工作的。但是这种构造存在着一些问题:,1设计时考虑由钢蜗壳单独承受内水压力,因此钢板用量多。,2壳体与座环连接处,特别是采用蝶形边连接时,壳体有弯曲应力,而且正好位于焊缝处,对强度不利;垫层末端处壳体有局部应力集中。,垫层蜗壳,52,3垫层材料仍然会传递荷载,因而内水压力实际上不可能由钢蜗壳完全承担,必然有局部内压外传,外包钢筋混凝土必须考虑这局部荷载。而且由于垫层材料变形是非线性的,且可能随时间变化, 要准确地估计传给混凝土的载荷比例是比较困难的。,4钢蜗壳与外包混凝土之间有垫层,二者不能形成整体,对机组抗振和钢蜗壳抗疲劳不利。,这些问题, 随着机组容量的增大, 会更加明显。,53,采用铺垫层的蜗壳,单机容量最大的,国内是三峡和龙滩水电站,单机,70,万,kW,,国外是俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克水电站,单机,50,万,kW,。苏联专家认为,这种型式蜗壳,HD,值的极限是,1200m,2,,更大的蜗壳不宜采用垫层。,54,电站名称,刘家峡,龙羊峡,李家峡,彭水,三峡,龙滩,拉西瓦,克拉斯诺,雅尔斯克,单机容量,/MW,300,320,400,350,700,700,700,500,蜗壳进口直径,/m,6.5,6.5,8.0,9.74,12.4,8.7,6.8,8.7,钢板最大厚度,/mm,40,44,50,65,75,74,64,35,蜗壳最大水压,/m,140,180,164,140,143,242,276,130,屈服极限,/MPa,400,490,490,490,490,490,470,400,国内外大型垫层蜗壳有关参数,55,充水保压蜗壳,钢蜗壳充水保压状态下浇筑外包混凝土的蜗壳构造,是一种局部联合承载的构造。充水的水压愈大,联合承载的程度愈小。,充水保压的蜗壳主要有以下一些优点:,1钢蜗壳与外包混凝土内应力比较均匀。,2钢蜗壳与外包混凝土之间的荷载分配比例可以根据需要选择,而且荷载分配明确可靠。,56,3运行时,钢蜗壳能贴紧外包混凝土,可以依靠外包混凝土减少蜗壳与座环的扭转变形,减少机组振动,有利于稳定运行。,充水保压蜗壳对减少机组振动、保证机组运行稳定性的作用,对于大型机组和抽水蓄能机组更加重要,这也是这二种机组广泛采用充水保压蜗壳的主要理由。,57,实现充水保压蜗壳,主要需要付出的代价:,1增加了加压设备的费用。,充水保压的主要设备是蜗壳进口闷头与座环内封环。这二件的重量一般为水轮机总重的10%。如果一套加压设备供4 台机组使用,那么相当于每台机增加了水轮机重的2.5%。,58,2增加了机组安装工期。,根据国内常规机组蜗壳与进口的抽水蓄能机组进展水压试验及充水保压浇筑混凝土的实践看,需要占用机组安装工期2 周。,对于新设计、机组尚未招标的电站,可以通过机组安装的总体进度安排,保证机组按期投产。,59,美国长期以来,多采用充水保压浇筑混凝土的蜗壳。加拿大对中高水头的大机组多采用充水保压的蜗壳,其中有拉格朗德二级、邱吉尔瀑布等大水电站。在巴西,,20,万,kW,以上的机组, 即使水头不高,采用充水保压蜗壳。西欧对大中型机组, 多采用充水保压蜗壳。,西方的单机容量超过,50,万,kW,机组的水电站,无一例外都采用充水保压蜗壳。此外,高水头、大容量的可逆式抽水蓄能机组,采用充水保压蜗壳居多。,60,我国近年来也开场采用充水保压的蜗壳。1991年开场发电的天生桥二级电站1 4 号机组 单机容量22 万kW是我国大型机组最早采用充水保压蜗壳的。广蓄、潘家口抽水蓄能、十三陵、二滩水电站、天荒坪抽水蓄能电站等。,随着更多的大容量、高水头常规机组和大容量抽水蓄能机组的建立,充水保压蜗壳在我国有更多应用的趋势。,61,电站名称,广蓄,天荒坪,二滩,瀑布沟,三峡,小湾,依泰普,大古力,单机容量,/MW,300,300,550,600,700,700,715,700,蜗壳进口直径,/m,2.3,2.0,6.68,8.0,12.4,6.5,9.64,10.6,钢板最大厚度,/mm,80,70,65,75,75,70,80,43,蜗壳最大水压,/m,775,800,241,245,139.5,290,171,123,屈服极限,/MPa,490,490,490,360,630,国内外大型充水保压蜗壳有关参数,62,完全联合承载蜗壳,苏联是这种蜗壳的首创者。从,60,年代起,苏联在克拉斯诺雅尔斯克和布拉茨克两座巨型水电站开展了钢衬与钢筋混凝土联合承载的研究。,萨扬舒申斯克水电站,与,其,64,万,kW,机组也是世界上迄今采用完全联合承载蜗壳的最大水电站和最大机组。,北欧国家和日本采用完全联合承载蜗壳的较多,但是与苏联不同。,63,我国尚无完全联合承载蜗壳的工程实践。八十年代曾经结合龙羊峡水电站300MW机组进展了完全联合承载构造的整体构造模型试验,取得了研究结果。本世纪初,结合三峡水电站700MW机组,进展了完全联合承载构造的可行性论证研究,提出了在三峡水电站右岸厂房或地下厂房机组采用完全联合承载蜗壳的建议,但是没有做深入的研究。,64,电站名称,景洪,三峡,15#,机,努列克,英古里,萨扬舒申斯克,单机容量,/MW,300,700,300,260,640,蜗壳进口直径,/m,11.2,12.4,4.2,3.0,6.5,钢板最大厚度,/mm,40,75,32,36,40,蜗壳最大水压,/m,96,139.5,380,550,286,屈服极限,/MPa,320,490,300,300,400,国内外大型完全联合承载蜗壳有关参数,65,1、设计荷载和计算情况:,A、构造自重;,B、由发电机支撑构造传来的荷载;,C、水轮机层地面活荷载。,正常运行情况为上述三种根本荷载的组合。,蜗壳外围构造设计,66,目前外围构造设计中,一般还是采用平面框架,构造力学方法计算内力。,2,、内力计算,蜗壳外围构造是指水轮机层以下蜗壳外围的二,期钢筋混凝土构造,它是一个整体性强的空间,构造,体型复杂,除了用三维有限元分析其空,间应力状态外,还没有准确的方法可用来计算,蜗壳外围混凝土构造。,67,形框架的取法有两种,一种等截面;一种变截面,。,从蜗壳进口断面开场选择假设干个断面,在每个计算断面上径蜗向切取单位宽度,按平面变形问题形框架计算内力。即平面框架法。,68,1)等截面框架图b、c,框架由截面不变的横梁和立柱组成。一般取横梁和立柱的中心线组成框架计算简图。A端为铰支,C或G端为固结,B点要考虑刚性节点的影响。等截面方法还可分为不考虑实际截面高度和考虑实际截面高度两种情况。,69,根据计算简图,这个钢架是个二次超静定构造,采用弯矩分配法进展计算较为简便。分别计算前述三个荷载作用下的跨中弯矩和固端弯矩,根据叠加原理,得出总弯矩图。,由于蜗壳外围混凝土构造尺寸较大,计算需考虑剪切变形和刚性节点的影响。,70,2)变截面框架图d,变截面框架比等截面框架接近构造体形一些,但计算比较复杂。,71,3,、配筋计算,设弹性垫层的金属蜗壳外围构造几乎不承受内水压力,但作为机墩的根底构造,受振动荷载的作用,配筋计算时,允许混凝土开裂,但限制裂缝的开展宽度不超过。混凝土标号不小于150号。,72,弯肘形尾水管包括直锥段,弯管段和扩散段。,尾水管构造是指尾水管流道的外围混凝土构造。,锥管段,肘管段,扩散段,构造形式,第七节 尾水管,73,1荷载:,自重、从蜗壳和座环传来荷载;内、外水压力、,扬压力、地基反力。,扩散段构造由顶板、底板、边墩和中墩等构件,组成。厂房岩基完整坚硬时,底板与顶板、边,墩和中墩分开,成为别离式构造。当厂房岩基,较差或软基时,顶板、底板、边墩和中墩等整,体浇筑,成为整体式构造。,2扩散段计算,构造计算,74,别离式构造,尾水管底板厚可取5080cm。,整体式构造,尾水管底板厚可取100200cm。,75,从尾水管扩散段构造中切出单宽,作为平面框,架进展计算。作用在框架的荷载,除前面所说,的根本荷载外,还应考虑框架上、下游面的不,平衡剪力和作用在框架底板上的地基反力。,76,地基反力的分布可能为线性均匀分布;可能,呈三角形分布;也可能呈曲线分布。与地基,系数、尾水管底板尺寸、材料的弹模有关。,77,例如只考虑所有上部荷载和地基反力时的计算简图为:,用构造力学的方法即可算出内力,然后进展配筋。,78,3肘管段计算,图中5-5和1-1断面为弯管段断面。,按平面框架进展计算。设计实践中,主要简化方法有:,79,1、单跨平面框架,适用情况:顶板、底板和边墩的构造厚度比较一致;,2、当顶板厚度hL/3时,把顶板视为深梁比较合理。由于深梁刚度较大,边墩刚度相对较小,计算简图为简支深梁。,3、假设底板较薄,两边边墩较厚,刚度大,就可简化为两端固接的梁式板计算。,80,(4),锥管段的计算,锥管段构造为一变厚度圆锥筒,内力计算时,通常简化为上端自由、下端固定的等厚圆筒进展计算。可按单宽为1m的悬臂梁计算内力。,81,注意:,蜗壳、尾水管等下部块体构造,其断面形式尺寸大多由构造布置与运行要求决定,很少由强度计算确定,故尺寸很大,大多根据经历进展构造配筋。,82,1、水电站厂房中设置永久构造缝的目的是什么?一般在哪些部位必须设置永久缝?,2、说明地面厂房的受力和传力系统?并绘图表示。,3、金属蜗壳外围混凝土构造的受力情况可分为哪几种形式?,思考题,83,谢谢!,84,谢谢观赏,
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