基于復(fù)雜擾動(dòng)的水電機(jī)組與廠房振動(dòng)傳導(dǎo)研究

【摘要】：隨著電站規(guī)模、水頭、容量的提高,機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu)尺寸越來(lái)越大,對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求逐漸提高,水電站的振動(dòng)穩(wěn)定性逐漸成為研究、制造、運(yùn)行的關(guān)鍵課題。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外一些高水頭、大容量水電站的廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的振動(dòng)問(wèn)題,甚至發(fā)生破壞。這些實(shí)際問(wèn)題的存在,使得廠房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)機(jī)理研究更為緊迫。水電站長(zhǎng)期處于強(qiáng)噪聲工作環(huán)境,測(cè)量得到的參數(shù)伴隨的擾動(dòng)十分復(fù)雜,在振源相互耦合、結(jié)構(gòu)強(qiáng)非線性的振動(dòng)系統(tǒng)中,如何識(shí)別振源的成分、振動(dòng)傳遞的具體路徑,已成為目前水力發(fā)電領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 本文圍繞復(fù)雜擾動(dòng)條件下水電站振動(dòng)的傳導(dǎo)問(wèn)題展開(kāi)研究,結(jié)合信號(hào)分析、隨機(jī)振動(dòng)和振動(dòng)傳導(dǎo)等理論,研究了復(fù)雜擾動(dòng)條件下水電站水力振源豎向振動(dòng)傳導(dǎo)路徑的分析理論與計(jì)算方法,探討了水電站振動(dòng)傳導(dǎo)的梯度排序問(wèn)題,提高了隨機(jī)振動(dòng)問(wèn)題中擾動(dòng)分析的準(zhǔn)確性,為振動(dòng)控制以及振動(dòng)穩(wěn)定性分析提供了理論支撐。論文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： (1)針對(duì)時(shí)域積分產(chǎn)生漂移以及頻域積分累積誤差較大的問(wèn)題,結(jié)合水電站振動(dòng)信號(hào)的特征,提出一種適用于水電站振動(dòng)測(cè)試信號(hào)的二次積分算法。該算法以EMD分解為基礎(chǔ),利用其自適應(yīng)濾波特性剔除頻域積分所產(chǎn)生的趨勢(shì)項(xiàng)誤差。算例表明,該方法具有較高的計(jì)算精度,能夠完整保留信號(hào)的頻域特性,可用于工程實(shí)際。 (2)水電站工作運(yùn)行時(shí),噪聲污染嚴(yán)重,使得各參數(shù)伴隨大量由不同成因組成的擾動(dòng)因素,單一擾動(dòng)量不足以完整描述。針對(duì)該情況,本文提出采用雙擾動(dòng)形式,特別是同時(shí)包含乘性擾動(dòng)、加性擾動(dòng)的混合型擾動(dòng)形式對(duì)各參數(shù)所含擾動(dòng)量進(jìn)行刻畫(huà),推導(dǎo)出相應(yīng)的隨機(jī)振動(dòng)分析方法,并通過(guò)算例驗(yàn)證了可行性及有效性。 (3)在雙擾動(dòng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究當(dāng)擾動(dòng)之間、參數(shù)之間的相關(guān)性以及同時(shí)存在兩類(lèi)相關(guān)性的結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)問(wèn)題,并推導(dǎo)出相應(yīng)的計(jì)算方法。通過(guò)算例分析各類(lèi)相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,并最終應(yīng)用于水電站水力振源豎向振動(dòng)傳遞路徑分析。算例表明,當(dāng)隨機(jī)參數(shù)較多時(shí),參數(shù)之間的相關(guān)性不可忽略。 (4)在以往水力振源豎向振動(dòng)分析模型的基礎(chǔ)上引入頂蓋子系統(tǒng),建立了一個(gè)更為完善的、可用于振動(dòng)傳導(dǎo)分析的水電站水力振源豎向振動(dòng)簡(jiǎn)化模型。在考慮質(zhì)量、阻尼、剛度參數(shù)具有復(fù)雜擾動(dòng)條件下,對(duì)豎向振動(dòng)傳遞路徑進(jìn)行理論分析和數(shù)值計(jì)算,在頻域內(nèi)給出各豎向振動(dòng)傳遞路徑的傳遞率及其概率特征,并利用功率流方法相互印證。 【關(guān)鍵詞】：水電站機(jī)組與廠房結(jié)構(gòu) 測(cè)試信號(hào)積分方法 EMD 隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu) 雙擾動(dòng) 雙關(guān)聯(lián) 振動(dòng)傳導(dǎo) 功率流
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TV312
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• TABLE OF CONTENTS12-14
• 圖表目錄14-16
• 主要符號(hào)表16-18
• 1 緒論18-30
• 1.1 問(wèn)題提出與研究意義18-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展19-29
• 1.2.1 水電站振動(dòng)環(huán)境特征19
• 1.2.2 測(cè)試信號(hào)積分方法研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析中的擾動(dòng)問(wèn)題21-26
• 1.2.4 水輪發(fā)電機(jī)組和廠房振動(dòng)傳導(dǎo)研究進(jìn)展26-29
• 1.3 本文主要研究思路與內(nèi)容29-30
• 2 振動(dòng)測(cè)試信號(hào)的積分算法30-45
• 2.1 引言30
• 2.2 時(shí)域、頻域積分方法的誤差分析30-32
• 2.2.1 時(shí)域積分法30-31
• 2.2.2 頻域積分法31-32
• 2.3 基于EMD濾波的FFT積分算法32-34
• 2.3.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)方法32-33
• 2.3.2 EMD的分解過(guò)程33-34
• 2.3.3 基于EMD濾波的FFT積分算法34
• 2.4 振動(dòng)信號(hào)仿真研究34-38
• 2.4.1 周期信號(hào)仿真分析35-36
• 2.4.2 非平穩(wěn)信號(hào)仿真分析36-38
• 2.5 實(shí)測(cè)信號(hào)處理38-44
• 2.6 結(jié)語(yǔ)44-45
• 3 基于兩類(lèi)擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析45-65
• 3.1 引言45-47
• 3.2 經(jīng)典隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析47-51
• 3.2.1 含乘性擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析47-49
• 3.2.2 含加性擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析49-51
• 3.3 雙擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析51-58
• 3.3.1 雙乘性擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析51-54
• 3.3.2 雙加性擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析54-56
• 3.3.3 混合型擾動(dòng)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析56-58
• 3.4 算例分析58-64
• 3.4.1 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)58-61
• 3.4.2 多自由度振動(dòng)系統(tǒng)61-64
• 3.5 結(jié)論64-65
• 4 基于相關(guān)性的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析65-87
• 4.1 引言65-66
• 4.2 基于擾動(dòng)相關(guān)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析66-73
• 4.2.1 各擾動(dòng)形式修正方法66-69
• 4.2.2 算例分析69-73
• 4.3 基于參數(shù)相關(guān)的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析73-80
• 4.3.1 各擾動(dòng)形式修正方法74-76
• 4.3.2 算例分析76-80
• 4.4 基于兩類(lèi)相關(guān)性的隨機(jī)參數(shù)結(jié)構(gòu)分析80-86
• 4.4.1 各擾動(dòng)形式修正方法80-82
• 4.4.2 算例分析82-86
• 4.5 結(jié)論86-87
• 5 水電站水力振動(dòng)傳導(dǎo)路徑分析87-107
• 5.1 引言87-88
• 5.2 引入頂蓋子系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型88-90
• 5.3 基于兩類(lèi)相關(guān)性混合型擾動(dòng)的水電站振動(dòng)傳導(dǎo)路徑排序90-93
• 5.4 基于功率流方法的水電站振動(dòng)傳導(dǎo)分析93-96
• 5.5 算例分析96-105
• 5.5.1 基于單擾動(dòng)的傳遞路徑排序分析98-100
• 5.5.2 基于兩類(lèi)相關(guān)性混合型擾動(dòng)的傳遞路徑排序分析100-103
• 5.5.3 基于功率流的傳遞路徑排序分析103-105
• 5.6 結(jié)論105-107
• 6 結(jié)論與展望107-111
• 6.1 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)107-109
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)摘要109-110
• 6.3 研究展望110-111
• 參考文獻(xiàn)111-122
• 攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果122-123
• 致謝123-124
• 作者簡(jiǎn)介124-125

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