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 閘門振動是水工金屬結構領域較為普遍的現象,大部分水利水電工程的閘門振動不具有嚴重危害性,通過操作人員的主觀感受,使用閘門時避開強烈振動區間即可。但少數工程的閘門受建設條件的制約或歷史原因,造成閘門體型先天不足,門前流態不佳或門槽寬深比較差,兼之多年使用后,主支承滾輪潤滑不良,軸承破損,滑塊和止水老化變形,使用過程中,由過閘水流引起門葉強烈振動,嚴重影響工程安全和調度運行方案的實施。

流激振動的危害主要表現在:

(1)對門葉主要承載結構的影響。長時間持續性的門葉振動,會造成閘門主要焊縫疲勞,承載力降低,最終失效,閘門解體失事。閘門一般按額定水頭產生的最大靜應力設計,但振動時,還會疊加產生額外的動應力,可能會超出結構件的設計荷載,對門葉承載力有不利影響。如右圖,門葉振動使弧門支臂失穩,閘門失事。

(2)對支承系統和止水裝置的影響。閘門振動會產生脈動荷載作用于主支承滾輪或滑塊上,加速軸承微裂紋擴展破壞;對止水橡皮的持續作用,會使橡皮喪失彈性,過早老化,失去止水功能。如左圖所示,頂側P型水封由于門葉強烈振動產生的交變荷載反復擠壓,已喪失基本形狀和彈性,止水失效。門葉抗振阻尼大幅降低。

(3)對啟閉力影響。啟、閉過程中的閘門振動,會使啟閉力在較大范圍內有規律波動,加之鋼絲繩的彈性作用,引起閘門蠕行寸動等不良現象的發生,易造成閘門異響和鋼絲繩抖動。

我公司擁有多名具有豐富水工金屬結構設計、制造、安裝、運行和維護方面經驗的專業工程技術人員,對閘門的流激振動產生的原因和減振消振工程措施有較為深入的研究,可為您就以下幾個方面提供服務。

(1)利用外部激振源,測得閘門各部位固有振動特性。閘門是由面板和橫梁、縱梁、邊梁等結構件組成的非均勻體,與油罐、鋼橋等不同,不具有唯一的各階固有頻率和阻尼比。通過激振試驗,可取得閘門各部分對外來振動源的響應,形成位移頻譜曲線,如下圖所示:

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由圖可知,該測點對外部激振源頻率為10-15Hz最敏感(產生位移值最大),即當外部有10Hz左右振動輸入時,該點附近結構會產生共振現象。

(2)閘門運行時,利用均布在門葉結構上的振動傳感器,測得閘門各部分振動情況,如右圖所示,閘門在多次開啟和關閉過程中,其位移值均未超過警戒條件(綠線),屬安全運行區間。

而此時另一位置的振動傳感器測得位移值已超過危險限值(紅線),須盡快將閘門提離當前開度。

通過持續觀測,形成本工程不同水位條件,不同閘門開度條件下的閘門振動數據庫。我公司可綜合分析運行條件,對閘門的運行操作,提出合理化建議,使閘門在調度運行時持續工作于安全區間,避開能引起閘門強烈振動的開度—水位組合,保證工程安全。

(3)閘門振動是普遍存在的,但是否具有危險性,則需進一步分析。我公司程序員編寫的具有獨立軟件著作權的分析程序,可任意摘取閘門強烈振動區間的一段加速度——時間數據曲線,經2次積分運算和傅利葉變換,得到不同頻率振動引起的測點位移的分布情況。通過與該部位的固有振動特性比較,可得出當前振動是否與門葉產生的共振的結論,從而評價當前振動的危害性。對閘門的改造和維修維護提出具有明確導向性的合理化建議。

我公司自成立以來,投入大量資金和技術、人力資源,進行水工金屬結構流激振動研究,深入學習和探討閘門振動的機理,研發了全套金屬結構產品振動監測軟、硬件產品,有能力提供精準的振動分析服務,歡迎來電資詢,或來我公司實地考察。

 

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