Источники динамических возбуждений в гидросооружениях

Источниками возбуждения колебаний гидросооружений являются: усилия, передающиеся через опорные части работающих гидроагрегатов и другого оборудования; пульсация давления воды в проточных частях, на напорных гранях и других поверхностях сооружений, контактирующих с водой; колебания грунта основания, возникающие из-за колебаний соседних сооружений и их элементов, при сбросе воды и вследствие сейсмических толчков или взрывных воздействий.

Динамические нагрузки и вызываемые ими колебания называют стационарными, если их спектр не меняется во времени. Такие нагрузки и колебания возникают обычно при эксплуатации сооружения в постоянных условиях (при постоянных напорах, отдаваемой мощности и т. д.).

При изменении условий работы, вызванном пуском и остановкой агрегатов, изменением отдаваемой мощности, коротким замыканием, открытием и закрытием затворов, возникают нестационарные динамические нагрузки, вызывающие нестационарные колебания сооружения. В нормальных эксплуатационных условиях имеют место как стационарные, так и нестационарные динамические воздействия, возникающие при изменениях режима работы (пуск и остановка агрегатов, изменение отдаваемой мощности, открытие и закрытие затворов и т. д.). Поэтому эти воздействия и входят в основное сочетание нагрузок.

Все аварийные воздействия носят, как правило, ярко выраженный нестационарный характер. Они возникают при аварийном сбросе нагрузки, «угоне» агрегата, коротких замыканиях. Такой же характер имеют и чрезвычайные воздействия, к которым относятся сейсмические и взрывные нагрузки.

Стационарные динамические нагрузки, передающиеся через опорные части гидроагрегатов, возникают: из-за механической неуравновешенности ротора, неуравновешенности электрических и магнитных полей, гидравлической неуравновешенности вследствие асимметрии рабочего колеса, направляющего аппарата и элементов проточного тракта турбины; из-за пульсации скорости потока и соответственно давления при периодическом изменении гидравлического сопротивления турбинного тракта; из-за вибраций активного железа генератора и других явлений, связанных с частотой переменного тока в электрической сети.

Амплитуда оборотной составляющей стационарной динамической нагрузки, действующей перпендикулярно оси вращения агрегата и называемой оборотной вращательной составляющей, определяется в зависимости от типа агрегата. Точка ее приложения лежит между центрами тяжести ротора генератора и рабочего колеса турбины.

Для динамических нагрузок, соответствующих оборотной, лопастной и лопаточной частотам, учитывают составляющие, действующие как вдоль, так и перпендикулярно оси вращения. Составляющую динамической нагрузки, имеющую комбинационную частоту, учитывают только при расчете вертикальных колебаний генераторных конструкций подвесного агрегата, если на эту конструкцию передается нагрузка от подпятника.

Эта составляющая действует вдоль оси агрегата.

Амплитуды сетевых составляющих действуют в плоскости, проходящей через центр тяжести статора генератора перпендикулярно оси вращения. При пуске и остановке агрегатов динамические нагрузки, передающиеся через опорные части гидроагрегатов, изменяются от нуля до стационарных значений.