水電站機組與廠房耦閤振動特性及分析方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

宋誌強 著

圖書標籤:

• 水電站
• 機組振動
• 廠房耦閤
• 振動特性
• 分析方法
• 水工結構
• 動力學
• 有限元
• 振動監測
• 工程應用

店鋪： 北新網圖書專營店

齣版社： 科學

ISBN：9787030567130

商品編碼：27178324199

齣版時間：2018-03-01

基本信息

商品名稱： 水電站機組與廠房耦閤振動特性及分析方法	齣版社： 科學齣版社	齣版時間：2018-03-01
作者：宋誌強	譯者：	開本： 16開
定價： 95.00	頁數：	印次： 1
ISBN號：9787030567130	商品類型：圖書	版次： 1

內容提要

本書在對振源及結構相互作用機理探討的基礎上，通過理論分析、數 值模擬和實驗等手段，闡述瞭水電站機組軸係統在多振源耦閤作用下的多 維振動特性、機組與廠房耦閤振動特性等，論述瞭目前水電站機組與廠房 耦閤振動理論前沿和工程應用成果。主要內容包括電磁與水力振源耦閤作 用下機組軸係統振動特性、水電機組軸係統多維耦閤振動分析、水電站機 組與廠房耦閤振動及荷載施加方法研究、水電站機組與廠房振動測試和參 數識彆以及水電站廠房地震響應分析等。 本書主要為水利水電領域相關科研、設計、運行管理技術人員提供藉 鑒和參考，也可作為相關專業研究生學習和科研的參考用書。

《水電站機組與廠房耦閤振動特性及分析方法》 引言 水電站作為國傢能源結構的重要組成部分，其安全穩定運行是電力供應的生命綫。水電站機組的振動是影響機組性能、設備壽命和廠房結構安全的關鍵因素之一。機組與廠房之間復雜的耦閤振動特性，以及由此帶來的潛在風險，一直是工程界關注的重點。本書旨在深入探討水電站機組與廠房之間的耦閤振動機理，係統梳理相關的分析方法，並提供實用的工程應用指導，以期為提高水電站的設計、運行和維護水平提供有力的理論和技術支撐。 第一部分：耦閤振動的理論基礎 第一章：振動理論基礎迴顧 振動基本概念： 介紹簡諧振動、阻尼振動、強迫振動等基本概念。 單自由度體係動力學： 闡述自由振動、固有頻率、阻尼比、模態等關鍵參數的意義及計算方法。 多自由度體係動力學： 介紹質量矩陣、剛度矩陣、阻尼矩陣的概念，以及振動方程的建立與求解（如模態分析法）。 振動傳遞與衰減： 探討振動在介質中的傳播規律，以及阻尼對振動能量的耗散作用。 第二章：機組與廠房的動力學特性 機組動力學模型： 水輪機模型： 考慮葉片、轉輪、導水機構等部件的振動特性，以及水流激勵産生的動力學響應。 發電機模型： 關注轉子、定子、軸係的動力學行為，以及電磁激勵的耦閤作用。 輔助設備模型： 探討調速器、勵磁係統等對整體振動的影響。 聯軸器與軸係動力學： 分析聯軸器剛度、阻尼特性對扭轉振動和彎麯振動的影響。 廠房結構動力學模型： 混凝土結構動力學： 建立廠房主體結構（基礎、牆體、樓闆、頂蓋等）的動力學模型，分析其固有頻率、振型和模態阻尼。 開挖與圍岩耦閤： 考慮廠房開挖對圍岩應力狀態的影響，以及圍岩的動力學響應對廠房結構的反饋作用。 水岩耦閤： 分析庫水壓力變化、地震作用等對廠房及其基礎的動載荷。 空間有限元建模： 介紹如何利用有限元方法建立復雜廠房結構的精細化三維模型，準確捕捉其動力學行為。 第三章：機組與廠房的耦閤機理 振動傳遞路徑： 機械接觸傳遞： 機組基礎與廠房基礎之間的直接接觸，以及設備安裝麵的振動傳遞。 結構動力傳遞： 機組振動通過基礎、廠房結構傳播到整個廠房建築，以及圍岩的傳遞作用。 流固耦閤傳遞： 水流激勵通過水輪機葉片傳遞到轉輪，再通過機架傳遞到廠房；水流的脈動壓力直接作用於尾水管、進水口等廠房結構。 電磁力傳遞： 發電機轉子不平衡、不對稱等引起的電磁力，通過定子與機殼，再傳遞到廠房結構。 耦閤效應分析： 共振現象： 機組固有頻率與廠房結構（或某部分）固有頻率接近時，可能産生的強烈的共振響應，加劇振動。 頻率變化： 機組與廠房的耦閤會改變各自的有效動力學特性，導緻原有的固有頻率發生偏移。 阻尼效應： 耦閤的振動係統可能呈現齣比單獨係統更復雜的阻尼特性，影響振動的衰減。 非綫性耦閤： 在大振幅或特定工況下，機組與廠房之間可能齣現非綫性耦閤，如接觸非綫性、材料非綫性等。 第二部分：耦閤振動的分析方法 第四章：數值分析方法 模態分析： 單獨模態分析： 分析機組單元和廠房單元各自的固有頻率和振型。 整體模態分析： 建立機組-廠房耦閤的有限元模型，進行整體動力學分析，獲取耦閤係統的模態參數。 模態綜閤技術： 介紹如何將獨立的機組和廠房模態分析結果進行有效組閤，預測耦閤係統的響應。 諧響應分析（穩態分析）： 基於頻率域的求解： 分析在不同頻率的外部激勵下，機組和廠房的穩態振動響應。 傳遞函數與頻率響應函數： 求解機組到廠房，以及廠房到機組的傳遞函數，用於評估振動傳遞效率。 阻尼處理： 考慮不同類型的阻尼（瑞利阻尼、模態阻尼等）對諧響應的影響。 瞬態響應分析（動力時程分析）： 基於時間域的求解： 分析在地震、水錘、操作瞬變等瞬態載荷作用下的耦閤係統動力響應。 時間積分方法： 介紹中心差分法、Newmark-β法等求解動力學方程的常用算法。 載荷模擬： 如何準確模擬地震波、水錘壓力波等瞬態激勵。 隨機振動分析： 功率譜密度（PSD）方法： 分析隨機激勵（如水流不均勻性、地震動隨機性）下的係統響應，計算均方根值、峰值等統計量。 工程應用： 評估設備在長期隨機振動下的疲勞壽命。 非綫性分析方法： 靜力非綫性分析： 考慮接觸、材料非綫性等因素對結構靜力特性的影響。 動力非綫性分析： 求解包含非綫性項的動力學方程，分析強迫振動、參數激勵等引起的非綫性振動現象。 接觸分析： 模擬機組與廠房之間可能存在的接觸與分離，以及由此産生的衝擊和振動。 第五章：試驗與監測方法 模型試驗： 振動颱試驗： 模擬地震作用，評估廠房結構的抗震性能和耦閤振動特性。 水力模型試驗： 模擬水流激勵，研究水流對機組和廠房的耦閤動力作用。 現場監測： 振動監測係統： 傳感器（加速度計、位移計、應變計等）的選擇與布置。 數據采集與處理： 實時數據采集、信號分析（FFT、小波分析等）。 狀態評估： 基於監測數據，識彆異常振動，診斷設備故障，評估結構健康狀況。 長期監測與趨勢分析： 建立數據庫，進行長期趨勢分析，預測潛在風險。 試驗與數值分析的結閤： 模型驗證與修正： 利用試驗結果對數值模型進行驗證和參數修正，提高分析的準確性。 反分析： 通過監測數據反推模型的參數，如阻尼比、剛度等。 第三部分：工程應用與實踐 第六章：耦閤振動分析在設計中的應用 廠房結構選型與布局優化： 動力學響應評估： 在設計階段，通過數值模擬評估不同廠房布局、結構形式下的耦閤振動特性，選擇最優方案。 固有頻率避讓： 避免機組主要激勵頻率與廠房結構關鍵模態頻率的重疊，減小共振風險。 隔振措施設計： 考慮在機組基礎、設備連接等部位設置隔振裝置。 機組選型與參數優化： 水力特性與動力學特性匹配： 考慮不同型號水輪機在不同運行工況下的激勵特性，選擇與廠房結構動力學特性相匹配的機組。 轉速與不平衡度控製： 優化機組設計參數，降低轉速引起的激振力。 基礎設計與地基處理： 基礎剛度與阻尼設計： 優化基礎的剛度和阻尼，以減少振動傳遞。 地基動力特性評估： 考慮地基土體的動力學特性對耦閤振動的影響，必要時進行地基加固。 設備安裝與連接設計： 安裝精度控製： 確保設備安裝的同軸度、水平度等，減小初始不平衡。 連接件設計： 選擇閤適的聯軸器、隔振墊等連接件，控製振動傳遞。 第七章：耦閤振動分析在運行與維護中的應用 運行工況優化： 振動在綫監測與診斷： 實時監測機組和廠房的振動狀態，及時發現異常。 運行參數調整： 根據振動監測結果，調整機組的負荷、轉速等運行參數，避開不利的工況。 水流條件優化： 通過調整閘門開度、泄洪調度等，改善水流條件，減少水流激勵。 設備故障診斷與維修： 振動特徵分析： 識彆不同頻率和幅值的振動信號所對應的故障類型（如轉子不平衡、軸承損壞、葉片磨損等）。 故障定位： 利用多點監測數據，判斷故障發生的具體部位。 維護策略製定： 根據故障診斷結果，製定有針對性的維修計劃，避免小問題演變成大故障。 廠房結構健康監測與評估： 結構響應評估： 監測廠房結構的整體振動響應，評估其在長期運行和極端載荷下的安全裕度。 裂縫與變形監測： 結閤振動監測，關注廠房結構的裂縫、沉降等變形情況，綜閤評估結構健康。 加固與改造決策： 對於存在潛在風險的廠房結構，提供數據支持，指導加固或改造方案的製定。 安全評估與風險管理： 耦閤振動風險評估： 綜閤考慮機組運行狀態、廠房結構狀況、外部環境因素，評估耦閤振動帶來的安全風險。 應急預案製定： 針對可能發生的強耦閤振動事件，製定相應的應急預案。 第八章：典型案例分析 大型水電站機組廠房耦閤振動案例： 詳細介紹某實際水電站工程中，機組與廠房耦閤振動的産生原因、分析過程、監測結果和采取的應對措施。 特殊工況下的耦閤振動案例： 如極端負荷變化、水錘衝擊、地震作用下的耦閤振動，分析其特點及處理方法。 結構改造或加固後的效果評估案例： 展示通過工程改造或加固措施，有效改善機組與廠房耦閤振動特性的實例。 結論與展望 本書係統性地闡述瞭水電站機組與廠房耦閤振動的理論基礎、分析方法和工程應用。通過對耦閤機理的深入剖析，為理解和預測振動行為提供瞭理論框架；通過介紹先進的數值分析和試驗監測技術，為實際工程問題提供瞭解決工具；通過工程應用和案例分析，展現瞭耦閤振動分析在水電站設計、運行和維護全生命周期中的重要作用。 未來，隨著計算技術的飛速發展和監測手段的不斷進步，水電站機組與廠房耦閤振動的分析將更加精細化和智能化。例如，基於人工智能和機器學習的故障診斷與預測係統、多場耦閤（流-固-熱-電）的仿真分析、以及更加實時的健康監測與反饋控製係統，都將成為重要的研究方嚮。同時，對新型材料在減振降噪方麵的應用研究，以及更精細化的非綫性耦閤分析，也將為提高水電站的安全性和可靠性提供新的思路和手段。 參考文獻 [此處列齣本書引用的相關文獻] 附錄 [此處可包含相關的計算公式、圖錶、標準規範等輔助信息]

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計雖然樸實，但內容卻蘊含著深厚的學術功底。我最欣賞的一點是，作者並沒有迴避水電站振動分析中的難點和疑點，而是直麵它們，並嘗試提供科學的解決方案。例如，在水-機-結構耦閤模型建立的過程中，如何準確描述水體與固體的相互作用，以及如何處理不同尺度、不同物理特性的部件之間的耦閤，都是極具挑戰性的問題。這本書在這方麵進行瞭深入的研究，並提供瞭一些創新的思路和方法。我特彆對書中關於阻尼特性的討論很感興趣，它詳細闡述瞭不同來源的阻尼（如結構阻尼、水體阻尼、阻尼襯墊等）在耦閤振動分析中的作用，以及如何更精確地量化這些阻尼參數。這對於預測結構的振動衰減和穩定性至關重要。書中還討論瞭一些前沿的研究方嚮，比如基於機器學習的振動預測方法，這讓我看到瞭該領域未來的發展潛力。總的來說，這本書是一本集理論、方法、實踐於一體的優秀著作，對於從事水電工程研究和設計的人員來說，具有重要的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是我在科研道路上的“及時雨”。我一直對水電站的振動問題感到睏惑，尤其是在機組運行産生的動態載荷作用下，廠房結構的安全性和穩定性如何得到保障。過去我閱讀過不少關於結構動力學和振動控製的書籍，但總覺得它們在針對水電站這種復雜、多物理場耦閤的工程對象時，顯得有些“隔靴搔癢”。而這本書，恰恰填補瞭這一空白。它以一種非常係統和全麵的方式，梳理瞭水電站機組和廠房之間的耦閤振動特性。書中不僅深入探討瞭水-機-電-結構這個多體耦閤係統中的各個組成部分是如何相互影響的，還詳細介紹瞭各種分析方法，從傳統的解析方法到現代的數值模擬技術。我尤其對書中關於如何建立精確耦閤模型的部分印象深刻。作者詳細闡述瞭如何考慮水流的非定常性、空化現象對振動的影響，以及機組轉子動力學特性如何傳遞到廠房結構。書中還提供瞭一些具體的計算流程和算法，這對於我在實際工作中進行數值模擬和參數研究非常有指導意義。例如，書中對不同邊界條件、不同材料參數對耦閤振動響應的影響進行瞭詳細的分析，這些都是在工程實踐中至關重要的考量因素。而且，作者在描述這些復雜概念時，並沒有使用過於晦澀難懂的語言，而是力求通俗易懂，這對於像我這樣需要將理論知識轉化為實際應用的研究人員來說，顯得尤為寶貴。這本書絕對不是一本“速成”的書，它需要讀者投入時間和精力去深入理解，但可以肯定的是，這份投入絕對是值得的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於水電工程領域的研究和實踐都具有重要的意義。它係統地總結瞭水電站機組與廠房耦閤振動特性的研究成果，並提齣瞭切實可行的分析方法。我一直認為，水電站的安全性不僅僅取決於單個構件的性能，更重要的是係統整體的協調運行。而耦閤振動正是體現瞭這種係統性的一個重要方麵。書中對水-機-電-結構這一復雜係統的耦閤動力學進行瞭深入的研究，這讓我對水電站的運行機理有瞭更深刻的認識。我尤其對書中關於如何量化耦閤作用的分析方法感到興趣。例如，書中介紹瞭如何通過引入耦閤阻尼係數、耦閤剛度係數等參數來描述機組與廠房之間的相互影響，這對於建立更精確的動力學模型具有重要的意義。此外，書中還對不同工況下機組與廠房的耦閤振動特性進行瞭詳細的分析，並提供瞭相應的減振和控製策略。這些內容對於提高水電站的設計水平和運行穩定性具有重要的參考價值。總而言之，這是一本具有很高學術價值和工程實用性的著作。

評分☆☆☆☆☆

作為一個剛剛進入水電領域的研究生，我一直在尋找一本能夠係統地介紹水電站機組與廠房耦閤振動特性的教材。這本書的齣現，無疑為我提供瞭極大的幫助。它以一種循序漸進的方式，從最基本的振動理論齣發，逐步深入到復雜的耦閤動力學分析。書中對各種耦閤振動機理的闡述，非常清晰易懂，即使是我這樣初學者，也能很快理解。我尤其喜歡書中關於不同類型水輪機和發電機在不同運行工況下的振動特性分析。例如，書中詳細介紹瞭混流式水輪機在部分負荷運行時可能産生的低頻振動，以及軸流式水輪機在啓動和停機過程中可能齣現的瞬態振動。這些內容對於我理解水電站機組的運行特點和潛在的振動風險非常有幫助。此外，書中還詳細介紹瞭多種分析方法，包括有限元法、邊界元法以及計算流體力學（CFD）等，並且提供瞭具體的應用案例。這讓我能夠更好地掌握如何利用這些先進的分析工具來解決實際工程問題。可以說，這本書是我在水電動力學領域學習道路上的一位良師益友。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容對我而言，如同一扇打開新世界的大門。我之前一直以為，機組的振動隻是機組本身的問題，而廠房的穩定則取決於其本身的結構強度。這本書徹底顛覆瞭我的這一認知。它清晰地闡述瞭機組與廠房之間並非孤立存在，而是存在著復雜的“耦閤”關係，這種耦閤一旦處理不當，就會引發一係列振動問題，甚至威脅到整個水電站的安全。書中對這種耦閤機製的分析，非常細緻入微，從宏觀的力學耦閤，到微觀的流固耦閤，都進行瞭深入的探討。我尤其喜歡書中對水流擾動如何通過葉輪傳遞給轉子，再通過聯軸器傳遞給發電機，最終影響到廠房結構的這一過程的詳細描述。書中還提供瞭多種分析方法，包括傳統的動力學方法和現代的數值模擬技術，讓我能夠從不同的角度去理解和分析這些耦閤振動。對於如何建立準確的耦閤模型，以及如何進行有效的動力響應分析，書中都給齣瞭非常詳盡的指導。我可以說，這本書不僅是一本技術書籍，更是一本能夠啓發思維、拓寬視野的學術專著。

評分☆☆☆☆☆

我是一名水輪機設計工程師，在實際工作中，我們經常需要考慮機組在不同工況下的動態響應，以及這些響應如何傳遞到廠房。這本書的齣現，極大地拓寬瞭我的視野。我一直認為，機組的設計不僅僅是保證其自身運行平穩，更重要的是要充分考慮它與所安裝環境的相互作用。這本書就完美地詮釋瞭這一點。它係統地闡述瞭水輪機、發電機等關鍵機組設備在運行過程中所産生的振動，是如何通過基礎、聯軸器等傳遞到混凝土廠房結構，進而引發廠房的振動，甚至可能導緻更嚴重的結構損傷。書中對這些耦閤振動機理的剖析非常透徹，從水流衝擊、汽蝕、不平衡力到共振現象，都進行瞭細緻的描述。我特彆喜歡書中對不同類型水輪機的振動特性進行的比較分析，這讓我能夠更清晰地認識到不同水輪機在設計和運行中需要關注的重點。而且，書中對於如何利用數值模擬技術來預測和分析這些耦閤振動，提供瞭非常詳盡的指導。例如，書中詳細介紹瞭如何進行模態分析、瞬態響應分析以及譜分析，並結閤瞭大量的實例，讓我能夠更好地理解這些分析方法在實際工程中的應用。這本書不僅提供瞭理論知識，更重要的是教會瞭我如何去思考和解決實際工程中的問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名結構工程師，我一直在尋找一本能夠全麵、深入地介紹水電站廠房結構動力學特性的書籍。過去閱讀的一些書籍，往往側重於結構的靜態分析，或者僅僅停留在對單自由度振動係統的討論，對於像水電站這樣復雜的、由多自由度構件組成的、並且受到外部動態載荷持續作用的工程結構，顯得力不從心。這本書的齣現，正好彌補瞭我的這一睏惑。《水電站機組與廠房耦閤振動特性及分析方法》這本書，它以一種非常係統和嚴謹的學術態度，深入剖析瞭機組振動如何影響廠房結構，以及廠房結構的反作用力又如何影響機組的運行。書中對水-機-結構耦閤動力學的研究，讓我對這一復雜係統有瞭更深刻的認識。我尤其欣賞書中對廠房結構在不同工況下的動力響應分析，比如在水流衝擊、地震激勵以及機組啓動、停機等動態過程中的錶現。書中提供的多種分析方法，如模態分析、瞬態動力分析、譜分析等，並且詳細介紹瞭它們在水電站廠房結構動力學分析中的具體應用，以及如何選擇閤適的分析模型和計算參數，這對於我進行實際工程設計和安全評估提供瞭非常有價值的參考。書中對不同結構形式的廠房，如地下廠房、半地下廠房、地麵廠房等，在耦閤振動特性上的差異性也進行瞭探討，這讓我能夠根據不同的工程條件，選擇最閤適的廠房設計方案。

評分☆☆☆☆☆

我最近一直在關注著水電站的一些技術動態，特彆是機組和廠房之間的相互影響。我手上正好有一本關於《水電站機組與廠房耦閤振動特性及分析方法》的書，雖然這本書我還沒有完全讀透，但是僅僅從我閱讀的部分內容來看，我就被它深深吸引瞭。首先，這本書的理論基礎打得非常紮實，它沒有停留在錶麵現象的描述，而是深入到振動産生的根源，從動力學的角度去剖析機組和廠房之間的耦閤關係。很多時候，我們都會把機組和廠房看作是兩個獨立的實體，各自進行分析，但這本書清晰地闡述瞭它們之間的相互作用，比如水流的脈動如何影響機組的轉動，進而又反過來影響廠房結構的穩定性。這一點對於我這樣一個對結構動力學有一定瞭解但又對水電領域不太熟悉的讀者來說，非常有啓發性。作者在闡述這些復雜耦閤機製時，采用瞭大量圖示和清晰的邏輯推理，使得抽象的物理概念變得直觀易懂。我特彆欣賞書中對不同類型水電站機組（例如混流式、軸流式等）在不同工況下（如滿負荷、部分負荷、啓動、停機）的振動特性進行的詳細對比分析。這不僅僅是理論的羅列，更是結閤瞭實際工程案例的經驗總結。書中有提到一些經典的分析模型，比如有限元法在耦閤振動分析中的應用，以及一些更先進的數值模擬技術，這對於我理解如何定量地評估這些耦閤效應提供瞭非常有價值的參考。總而言之，這本書在理論深度和工程實用性之間找到瞭一個很好的平衡點，對於想要深入瞭解水電站振動問題的同行來說，絕對是一本值得細細品讀的佳作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節結構安排得非常閤理，從最基礎的振動理論，到復雜的耦閤模型建立，再到具體的分析方法和工程應用，層層遞進，邏輯清晰。我尤其贊賞書中對水流激振機製的細緻描述，例如水流的脈動、空化振動以及這些非定常載荷如何對機組和廠房産生影響。書中通過大量的實例分析，說明瞭這些振動是如何纍積和放大，最終可能導緻結構疲勞失效或者影響機組的長期穩定運行。對於我們這些在現場工作的工程師來說，這種理論與實踐相結閤的講解方式，無疑是極具價值的。書中對各種數值分析軟件在耦閤振動分析中的應用也進行瞭介紹，比如如何利用有限元分析軟件建立精細的耦閤模型，如何進行動力響應計算，以及如何處理邊界條件和接觸問題。這些實操性的指導，讓我能夠更自信地將書中的理論知識運用到實際工程中。這本書的齣現，填補瞭我在水電站動力學分析方麵的一個重要知識空白，讓我能夠更全麵地理解水電站係統作為一個整體的運行特性，而不是孤立地看待機組和廠房。

評分☆☆☆☆☆

我對水電站的運行安全始終保持著高度關注，而振動問題無疑是影響其安全運行的重要因素之一。這本書的內容，恰恰觸及瞭這一核心問題。它係統地闡述瞭水電站機組與廠房之間的耦閤振動特性，並提齣瞭相應的分析方法。我瞭解到，機組在運行過程中産生的振動，會通過基礎傳遞給廠房結構，而廠房結構的變形和振動又會反過來影響機組的運行狀態，形成一個復雜的耦閤反饋係統。書中對這一耦閤機製的剖析非常深入，從動力學原理到數值模擬，都進行瞭詳細的介紹。我特彆對書中關於空化振動及其對結構動力特性的影響的論述感到震撼。空化是一種非常復雜的物理現象，其産生的瞬態衝擊載荷可能對機組和廠房結構造成嚴重的損傷。這本書詳細地介紹瞭空化振動産生的機理，以及如何將其納入耦閤振動分析模型中。此外，書中還探討瞭不同工況下機組和廠房的耦閤振動特性，以及如何通過優化設計和運行策略來減小振動的影響，這對於提高水電站的運行效率和安全性具有重要的指導意義。