葛洲坝三号船闸人字门振动状态监测系统设计

摘要

随着近年长江航运事业的高速发展，葛洲坝船闸年通过量增速迅猛，对长江黄金水道航运功能的关键性作用日益彰显。船闸人字门长期工作在低速重载工况条件下，随着闸门启闭次数的增加，加之涌浪、动水载荷、及水下门体两侧巨大水压等共同作用将对船闸受到外力作用而引发门体振动。而当激振频率接近人字门固有频率时，会引发门体共振，产生应力集中现象，将对船闸人字门的结构产生破坏性影响，不但影响通航安全，还将带来严重的社会影响和经济损失。因此如何正确有效监测并评估船闸人字门等大型金属结构尤其是水下结构的振动状况显得尤为重要。
　　本文结合葛洲坝3＃船闸人字门，结合水下复杂工况，基于模态分析的结果布设压电式加速度传感器，重点监测门体项枢与底止水座板的振动状态，编写软件采集和处理门体加速度信息，取得了一系列有效成果:
　　(1)根据船闸人字门结构和工作过程，建立人字门启闭状态三维模型，依据人字门运行中受力情况施加边界约束条件，通过模态分析确定人字门固有频率和各阶振型，获得受力集中区域和振动源信息，结果表明顶枢和底止水存在应力集中。
　　(2)提出了一种船闸人字门振动状态监测系统的总体框架和实现方法，分别设计了基于压电加速度传感器与光学F-P加速度传感器的Labview程序，实时采集闸门运行时的振动信号予以显示和存储。
　　(3)选取压电加速度传感器测量了船闸人字门的振动信号，通过信号处理方法计算了门体运行中的位移信息，对振动信号的实测与处理结果进行了分析。结果表明顶枢振动状态反映了门体起伏程度，底止水振动大小反映了其阻水性能优劣，并可以间接反映底止水脱落的可能性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的背景及意义

1．2 国内外发展现状及趋势

1．3 论文研究内容

第2章 微加速度传感器传感理论

2．1 微加速度传感器概述

2．2 MEMS加速度传感器

2．3．1 MEMS概念与发展

2．2．2 典型的MEMS加速度传感器

2．3 MOEMS加速度传感器

2．3．1 MOEMS概念及发展

2．3．2 典型的MOEMS加速度传感器

2．4 课题中选用的传感器类型

2．5 本章小结

第3章 人字门门体模态分析

3．1 分析目的与方法

3．2 人字门门体结构与工作流程

3．2．1 门体结构

3．2．2 人字门工作流程

3．3 门体模态分析

3．3．1 前处理

3．3．2 求解与后处理

3．4 本章小结

第4章 人字门振动状态监测系统设计

4．1 系统组成及功能

4．2 加速度传感器布设方案

4．3 基于压电加速度传感器的振动状态监测软件设计

4．4 基于光学F-P加速度传感器的振动状态监测软件设计

4．4 位移转换软件设计

4．5 振动信号实测结果与数据分析

4．6 振动信号时频分析

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表专利

致谢