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柴油发电机组抗震分析
来源:礼德动力      作者:柴油发电机组厂家      浏览:       时间:2019-11-22 10:37

0 引言

柴油发电机在多个领域应用较为广泛,其运行系统很复杂,主要包含了三大部分:即柴油机、发电机以及公共底座,这三大部分又有许多小部件组成。本文主要介绍柴油发电机组的主要组成部分以及两类抗震鉴定的方法,对机组进行抗震分析,确保机组安全可靠。

1 柴油发电机组概述

柴油发电机组的组成部分较多,整个运行系统特别复杂,其包含三大部分:即柴油机、发电机以及公共底座,这三大部分又有许多小部件组成,图1为柴油发电机的结构模型。

图1 柴油发电机的结构模型

2 柴油发电机组抗震鉴定

对于柴油发电机组来说抗震鉴定是其必须鉴定的主要部分,通过进行抗震鉴定验证其各组成部分在地震荷载的作用下是否能够保持完整,正常运行,在多大的荷载下回破坏机组的整体结构,影响机组的正常运行。在鉴定的时候,应按照鉴各部件尺寸、形状以及复杂程度来确定相应的鉴定方法。柴油发电机组的抗震鉴定方法为两类,第一类为计算分析法,首先对机组整体运用相应的软件进行三维建模,然后针对该模型进行网格划分,在进行调整之后得到质量较好的网格,进而得出柴油发电机组的有限元模型,设置边界条件,之后进行计算,通过分析得到的数据来判断机组的各项性能;第二类方法为试验分析法,通过试验来模拟地震荷载下机组结构的各项情况。通过计算分析法,仅仅能够评定机组结构是否完整,建立的模型必须与实际的机组相吻合,每个构成部件必须精确的反应实际物体,其结果的有效性才能够较大提升。而试验分析法在进行结构完整性判断的基础上,同时也能满足对机组功能的判断,与计算分析法相比试验分析法的结果更为可靠。但鉴于实际条件约束,本文采用第一类计算分析法来进行柴油发电机组的抗震鉴定。

3 柴油发电机组抗震分析

3.1 抗震计算

在进行柴油发电机抗震计算时,首先需要按照相应的图纸利用ANSYS软件建立柴油发电机的三维模型,然后针对该模型进行网格划分,在进行调整之后得到质量较好的网格,进而得出柴油发电机组的有限元模型,设置边界条件。针对模型进行模态计算,对比计算结果来确定模型各部分的质量,之后进行不同工况下的模型计算。

①设计工况下机组影响计算。通常情况下,当机组为设计工况时,发电机是正常运行的。因此,作用于发电机组的主要为机组的重力以及机组在运行时产生的荷载。

②正常工况下机组响应云图。通常情况下,当机组为正常工况时,发电机同样是正常运行的。所以,作用于发电机组的主要为机组的重力、机组在运行时产生的荷载以及2%阻尼比的OBE地震的作用。

3.2 抗震试验分析

柴油发电机组的抗震分析分为模态分析以及应力评定。本文采取Lanczos法来进行柴油发电机组的模态分析,表1为前10阶振型周期及振型简述。根据表1可以看出前面6阶振型的频率比较小,其产生振动的主要原因为隔振器支撑刚度较小,而引起第7阶发生中心弯曲和第8阶出现整体扭转的主要原因为弹性联轴器的刚度比较低。根据表1来看,第1阶到第8阶的频率较小,并未超过抗震规范的范围,所以机组为挠性。

表1 结构周期与振型简述

一般情况下,柴油发电机组受应力的部件为公共底架、柴油机、齿轮箱以及发电机,表2为作用在这些部件上的最大薄膜应力以及加弯曲应力,按照相关的规范对表2的各项应力进行评定,结果表明这些部件的应力值在规定的范围之内,柴油发电机组能够在地震荷载的作用下确保结构完整。

表2 柴油发电机组各部件的应力计算结果

3.3 安全性能评估

安全性能评价的原则为螺栓设计预紧力大于所需最小预计力,利用梁单元来进行隔振器连接螺栓的模拟,通过对模拟的螺栓进行相应的计算可以得出螺栓所承受的垂直以及切向的剪力和拉力,与行业规范进行详细的对比判断数值是否在规定的范围之内,从而确保柴油发电机组的安全性。由于螺栓体型较小,所以在进行整体建模时,常常只建立柴油发电机组的主要组成部分,忽略各部位的连接螺栓,对于这些连接螺栓进行建模,之后采用等效静力的方法对其校核。等效静力法是把地震输入为选取楼层反应谱峰值加速度乘以静态系数1.5,静态洗漱主要是考虑一定的不确定因素。通过以上方法来进行机组的安全性能评估。

4 结论

在进行抗震鉴定时有两类抗震鉴定的方法,分别为计算分析法以及方法为试验分析法,计算分析法仅仅能够评定机组结构是否完整,而试验分析法在进行结构完整性判断的基础上,同时也能满足对机组功能的判断,与计算分析法相比试验分析法的结果更为可靠。虽然试验分析法的结果更为可靠,但鉴于实际条件约束,本文采用第一类计算分析法来进行柴油发电机组的抗震鉴定。在进行鉴定之后,对机组进行抗震分析,首先利用ANSYS建立模型并进行计算,然后对计算结果进行分析,做后做出安全评估。

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