苗宗伟

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

景洪水电站厂房结构振动响应实测与分析

苗宗伟

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

景洪水电站总装机容量为1 750 MW，水电站引水钢管直径高达11.2 m，机组运行水头变幅可能较大，机组振动特性及厂房结构重要构件的振动特性可能与其他已建常规水电站有所不同。文章对支撑机组的机墩结构以及作为辅助设备基础的楼板的振动状态进行了重点的监测分析。

厂房；振动；测试；分析；水电站

1 水电站概况及基本参数

景洪水电站为澜沧江干流中下游河段梯级规划中的第六级电站。水库的正常蓄水位为602 m，校核洪水位为609.4 m，总库容为11.39亿m3。电站总装机容量为1 750 MW，主厂房包括安装间总长246 m，宽31.5 m，高64.15 m，水轮机安装高程532.5 m，机组间距34.3 m。

2 原型观测试验方案和测试系统

2.1 测点布置原则

测点布置在最能反映机组和厂房结构耦联振动的区域，最能表征机组轴系统和定子系统振动特性的区域和厂房结构中振动最为薄弱的区域。按上述原则测点分为以下四类：厂房块体混凝土结构测点、水轮发电机组金属结构测点、楼板结构测点以及蜗壳、尾水管中的水压脉动测点。

2.2 测试工况

现场振动测试进行了21种工况试验，包括空载升转速、空载升励磁、升负荷、甩负荷、停机等。具体情况如下：

空载无励磁，变转速（环境噪声，25%，50%，75%，100%，115%，155%）

空载他励磁工况，（无励磁，5%，50%，75%，100%）

负荷，（50 MW，导叶开度25%→90 MW，导叶开度30%→甩负荷，0→175 MW，导叶开度47.4%→甩负荷，0→265 MW，导叶开度66.8%→甩负荷，0→326 MW，导叶开度98.6%→甩负荷）

正常运行工况，变负荷情况下现场采集系统接线编号与测点位置对应情况，见表1。

表1 变负荷测试测点位置与通道

2.3 测试系统介绍

采用DH5920动态信号分析系统进行测试，振动测试系统框图如图1所示。根据待测振动信号的可能幅频特性范围和工作环境选择不同型号的传感器。其中加速度传感器可选用3种型号：CA-YD-109B，SD1406，CJY2w8-665，压电式压力脉动传感器选用SYL-1。

2.4 测点布置概要

1）所有测试传感器件的安装，均在机组安装完成后、试运行前，或两次运行的间歇，停机状态下，进行传感器布置、电缆连接和仪器布置。

2）所有传感器，均不采用预埋方式布置，而是布置在厂房结构物的外表面，在人员能够接触到的位置，采用磁力吸附或粘接剂粘结的形式固定。

图1 现场振动测试系统框图

3）传感器和仪器之间的连接电缆，沿人行通道、楼梯或吊物孔等穿行，不需要专用的预埋管道或线槽。

4）采取离线测试方式，所有测试不是固定式的永久监测项目。每次实验前，布置传感器、电缆和仪器，试验结束后，全部拆除收回。下次实验前，再重新进行布置。

3 机组厂房振动测试数据分析

3.1 机组支承部件振动测试分析

在各级负荷下稳定运行时，机组主要支承部件的振动加速度标准值均不是很大。图2给出了机组主要支承部件位置处竖向和顺河向加速度标准值随机组负荷的变化关系。各测点的振动加速度均以竖向负荷为50 MW、横向90 MW时最大，随着机组负荷的增大，加速度幅值迅速降低，机组在265 MW负荷时各测点的振动幅值较小，机组负荷增至326 MW时，振动幅值又略有增大。原因在于机组低负荷运行时偏离最优运行工况，流道内水力振动较大，随着负荷的增大到接近水轮机的最优工况时，流道内水流流态得到改善，水力振动强度降低。

3.2 厂房结构振动测试结果分析

1）竖向加速。图3给出了厂房结构各测点处竖向加速度随机组负荷的变化关系。由图中可见，各测点的竖向振动加速度均以负荷为50 MW或90 MW时最大，随着机组负荷的增大，加速度幅值迅速降低，机组在265 MW时各测点的振动幅值较小，机组负荷增至326 MW时，振动幅值又略有增大。

2）顺河向加速度。图4给出了厂房结构各测点处顺河向加速度标准值随机组负荷的变化关系。由图中可见，各测点的顺河向振动加速度均以负荷为50 MW或90 MW时最大，随着机组负荷的增大，加速度值迅速降低，机组在265 MW时各测点的振动值较小，机组负荷增至326 MW时，振动值又略有增大。

图2 机组主要部位振动随机组出力的变化

图3 厂房结构竖向振动加速度随负荷的变化关系

3.3 压力脉动振动分析

表2给出了变负荷测试阶段在各级负荷稳定运行时，尾水管和蜗壳内各脉动压力测点的压力值。从表2中可以看出，机组在90 MW负荷运行时，各测点的脉动压力幅值最大，最大值发生在尾水管进人门处，脉动压力峰峰值达5.55 mWC。随着机组负荷的增大，各测点的脉动压力幅值迅速降低，当机组的出力为326 MW时，各测点的脉动压力幅值最大值仅为0.38 mWC，发生在蜗壳进口处。以上分析说明在机组低负荷运行时水轮机中的脉动压力幅值较大，而在额定出力附近运行时，水轮机的脉动压力幅值较小。

图4 厂房结构顺河向振动加速度随负荷的变化关系

表2 升负荷阶段各点压力峰峰值脉动值mWC

3.4 振动控制标准

参考国内外对建筑结构、动力机械基础以及人体健康等的振动控制标准，结合大型水电站主厂房的结构特点、运行环境和设计要求，提出对景洪水电站主厂房振动控制标准，见表3。

表3 景洪水电站厂房振动控制标准差

4 结论

1）从测试数据分析，不仅是机组和厂房结构各测点在低负荷时振动较大，随着负荷的增大而振动减小。尾水管和蜗壳处的脉动压力随出力的整体振动趋势也有相似的变化规律。说明机组在低负荷运行偏离最优工况时引起的机组厂房结构各向振动的主要振源与蜗壳、尾水管内水力脉动密切相关。

2）对实测机组及厂房各部位的振动分析表明，各测点的振动加速度在额定工况下都满足响应的振动控制标准。

［1］马震岳，董毓新.水电站机组及厂房振动的研究与治理［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［2］黎建康.岩滩电厂机组异常振动试验分析［J］.广西电力技术，1996（3）：10-16.

［3］郭江.万家寨水电站机组水力测量与振动监测系统［J］.中国农村水利水电，2001（8）：41-42.

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