图6.12 阀门破坏实例
随着大型水力发电机组和抽水蓄能电站的发展，从工程振动角度出发，除了引水管道及发电机组的振动外，拦污栅的流激振动问题也应引起设计人员的注意。特别是对于抽水蓄能电站，和常规电站不同，它具有抽水和发电两种基本工况。发电时，上游进口为收缩流，下游出口为扩散流；抽水时，下游为收缩流，上游为扩散流。为此要求上下库设置的拦污栅均需满足水流正反向两向运动的要求。特别是在扩散流的情况下，水道流速往往较大，从而导致过栅流速较大。另外当机组离进（出）水口较近时，水轮机对水流的干扰也较大，栅条尾流以漩涡脱落的方式对拦污栅产生干扰频率，而水轮机则经过水体以波动的传递方式产生干扰频率。任何一个干扰频率与拦污栅的栅条或栅叶的固有频率接近，都会诱发振动，最终导致栅条或栅叶的疲劳破坏[72]。
Behring根据美国爱迪生电工学院（EEI）提供的资料，报道了美国几个抽水蓄能电站拦污栅总的破坏情况，整理结果见表6.2。最初不少学者认为拦污栅的破坏主要是由于单根栅条在横向产生共振的结果，但许多工程实例说明这种看法不够全面。文献[72]将三种典型的拦污栅振动工程实例进行归纳于表6.3中，表中除列举总的破坏情况外，还给出过栅流速、栅条断面形式及其频率细节。由表6.2、表6.3可知，拦污栅的振动破坏以发电工况时下库拦污栅为主。其表现形式主要有两种：①单根栅条横向或顺流向的振动，也包括扭振的可能；②整扇栅叶垂向或顺流向振动破坏。其振动破坏原因主要是流激振动所致。从激励角度出发，主要激励源有两个：①栅条尾部漩涡脱落产生的干扰频率，可归属于不稳定激励的范畴；②水轮机产生的干扰频率，可归属于外致激励的范畴。它们可能与栅条横向或顺流向固有频率耦合，也可能与栅叶顺流向或垂向固有频率耦合，导致拦污栅的振动破坏。(www.xing528.com)
表6.2 美国几个抽水蓄能电站拦污栅振动破坏实例
表6.3 拦污栅流激振动的几个典型工程实例
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